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Anciens séminaires

 
Jeudi 18 Janvier 2009
Vincent HUC
UMR 8182, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay, Université Paris-Sud XI
Les systèmes à hybridation mixte : vers « l’après C60 »
La découverte du C60 en 1985 et d'un procédé de synthèse pondérable en 1990 a ouvert de nouveaux horizons en chimie moléculaire et science des matériaux. La conjugaison et la forme sphérique de ces molécules induit une courbure du réseau carboné constituant. Ceci conduit pour les enchaînements C-C-C à des angles intermédiaires entre une hybridation

Jeudi 29 Janvier
Vincent HUC
UMR 8182, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay, Université Paris-Sud XI
Les systèmes à hybridation mixte : vers « l’après C60 »
La découverte du C60 en 1985 et d'un procédé de synthèse pondérable en 1990 a ouvert de nouveaux horizons en chimie moléculaire et science des matériaux. La conjugaison et la forme sphérique de ces molécules induit une courbure du réseau carboné constituant. Ceci conduit pour les enchaînements C-C-C à des angles intermédiaires entre une hybridation diamant (sp3) et graphite (sp2), effet qualifié « d'hybridation mixte ». Au cours des 15 dernières années, il a été démontré que la plupart des nombreuses propriétés remarquables des fullerènes et de leurs dérivés (supraconductivité à des températures relativement élevées, effets magnétiques, caractère électro-accepteur marqué...) peuvent être liées à la présence de cet état d'hybridation mixte. Nous cherchons à généraliser cet effet par la synthèse d'une nouvelle classe de molécules en forme d'anneau (des polyquinones macrocycliques), spécifiquement conçues pour présenter ces effets d'hybridation mixte. Pour cela, une voie complètement originale est proposée, basée sur l'utilisation de calixarènes. Des résultats préliminaires encourageants ont déjà été obtenus et seront présentés.

Jeudi 12 Février 2009
Dr. Catherine Journet-Gautier
Laboratoire de Physique de la Matière Condensée et Nanostructures - Université Claude Bernard Lyon 1
Croissance d’un nanotube de carbone sous émission de champ
L’étape clé pour l’intégration de nanotubes de carbone dans des applications industrielles a toujours été et demeure un meilleur contrôle de leur processus de fabrication. Pour cela, il est nécessaire de comprendre leur mécanisme de croissance particulièrement au moment de la nucléation. Cette étape est en effet déterminante pour leur structure géométrique et leurs propriétés physiques. Bien que des progrès importants aient été faits ces dernières années en croissance in-situ de nanotubes dans des microscopes électroniques en transmission1,2,3,4, on ne sait pas encore comment les atomes individuels s’intègrent dans la croissance d’un nanotube. Après avoir brièvement présenté les différentes thématiques de notre équipe, je m’intéresserai aux problématiques de la croissance de nanotubes. Plus particulièrement, je montrerai ici comment nous utilisons la microscopie à émission de champ pour observer directement la croissance catalytique de nanotubes de carbone individuels sur des pointes émettrices et comment nous avons découvert que les nanotubes tournent souvent sur leur axe pendant la croissance, soutenant ainsi un modèle de « dislocation de vis » récemment proposé5. 1 Helveg, S. et al. Atomic-scale imaging of carbon nanofibre growth. Nature 427, 426 - 429 (2004).
2 Lin, M., et al. Direct Observation of Single-Walled Carbon Nanotube Growth at the Atomic Scale. Nano Lett. 6, 449-452 (2006).
3 Hofmann, S. et al. In situ Observations of Catalyst Dynamics during Surface-Bound Carbon Nanotube Nucleation. Nano Lett. 7, 602 -608 (2007).
4 Yoshida, H., Takeda, S., Uchiyama, T., Kohno, H. & Homma, Y. Atomic-Scale In-situ Observation of Carbon Nanotube Growth from Solid State Iron Carbide Nanoparticles. Nano Lett. 8, 2082-2086 (2008).
5 Ding, F., Harutyunyan, A. R., & Yakobson, B. I. Chirality controlled carbon nanotube growth: A dislocation view. Accepted, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA

Jeudi 19 Février 2009
Maurizio De Crescenzi
Dipartimento di Fisica, Unità CNISM, Università di Roma "Tor Vergata", 00133 Rome, Italy
Carbon nanotubes: synthesis, characterization and photovoltaics
Photovoltaic effect has always relied on semiconductors p-n junctions based on doped silicon or III-V-semiconductors. Recently, however, the use of carbon nanotubes has evoked large promises to increase the potential of light conversion and current generation (1). Carbon nanotubes in fact possess extended π-electron systems and characteristic van Hove singularities, which in combination with photoexcitable electron donors can provide the basic structural element for efficient photovoltaic conversion devices as demonstrated by Lee et al. (2) and by Guldi et al. (3). However single wall carbon nanotubes (SWCNTs) have shown a low efficiency (0.2%). Relative to SWCNTs, multi wall carbon nanotubes (MWCNTs) present a number of important applicative advantages. In particular, they are slightly easier to process than SWCNTs, because they generally do not form bundles and are found to be straight. Moreover, due the large number of concentric graphitic inner shells, they appear more suitable for achieving charge transfer and charge transport. Remarkably, also MWCNTs can be good light converters as shown by our own recent measurements (4). We have demonstrated in fact the ability of multi wall carbon nanotubes to generate photocurrent upon the whole visible and ultraviolet spectral range. Photocurrent measurement of MWNTs/SiO2 electrode, put in an electrochemical cell, was excited with visible light and a solution of 0.5 M NaI and 0.01M I2 in acetonitrile has been used as electrolyte. The maximum photon-to-current conversion efficiency is approximately 7%, about 50 times higher than that reported for single wall carbon nanotubes. Furthermore we show also that a remarkable increase in the photo-electrochemical current from the deposition of Cu nano-particles on the sidewalls of MWCNTs can be obtained and the effect can be detected over the entire visible and near ultraviolet energy range. In fact, the photoactive metal nano-particles greatly enhance the intrinsic ability of MWCNTs for generating e-h carriers. The reported hybrid system seems to be as promising as that obtained from functionalization with organic molecules. Furthermore, this experimental observation has been recently confirmed by photocurrent measurements performed without the electrolyte with a solid state apparatus. The verification of the good efficiency of the system without the use of the electrolyte is an important step of the use of nanotubes in optoelectronic devices and in solar cells. We expect in fact that new compounds carbon nanotube based could be constructed from methods that allow to integrate these nano materials in polymers, glasses and ceramics. (1) P.V. Kamat, Harvesting photons with carbon nanotubes, Nanotoday 1, 20 (2006); S.Barazzouk, S. Hotchandani, K. Vinodgopal, P. V. Kamat, J. Phys. Chem. B 108, 17015 (2004). (2) J.U. Lee, Appl. Phys. Lett. 87, 073101 (2005) (3) D.M.Guldi, G.M.A. Rahman, M.Prato, N.J.Jux, S.Qin, W.Ford, Angew.Chem.Int.Ed.44, 2015 (2005). (4) P.Castrucci, F. Tombolini, M. Scarselli, E. Speiser, S. Del Gobbo, W. Richter, M.Diociaiuti, M. De Crescenzi, Appl. Phys. Lett. 89, 253107 (2006)

Jeudi 12 Mars 2009
Paola Gava
Institut de Minéralogie et de Physique des Milieux Condensés UMR CNRS 7590 - Université Paris 6
Modélisation de la sélectivité des catalyseurs pour la synthèse de l'oxyde d'éthylene: une étude ab-initio
Dans ce séminaire, je présenterai les résultats de mon travail de doctorat sur la synthèse de l'oxyde d'éthylène (EO), fait par méthodes ab-initio basées sur la Density Functional Theory (DFT) [1-3]. Cette réaction chimique fait partie des plus importants processus d'oxydation basé sur la catalyse hétérogène [4]. Néanmoins, les facteurs qui caractérisent la sélectivité des catalyseurs ne sont pas très bien compris. Dans ce travail, les chemins de réaction et les énergies d'activation pour la formation du EO ont été systématiquement calculés sur plusieurs surfaces métalliques. En outre, des nouveaux phénomènes au niveau atomique, qui déterminent la sélectivité du catalyseur, ont été identifiés. En particulier: 1) sur la base de nos résultats, on peut expliquer la sélectivité supérieure du cuivre (Cu) par rapport à l'argent (Ag); 2) on propose un critère de sélectivité qui permet d'identifier, d'une facon très efficace, les catalyseurs les plus sélectifs pour cette réaction chimique. [1] Kokalj, Gava et al., Journal of Physical Chemistry C 112, 1019 (2008). [2] Kokalj, Gava et al., Journal of Catalysis 254, 304 (2008). [3] Gava et al., Physical Review B 78, 165419 (2008). [4] Serafin et al., Journal of Molecular Catalysis A 131, 157 (1998).

Jeudi 19 Mars 2009
Antoine Kahn
Department of Electrical Engineering, Princeton University, NJ 08544, USA
Chemical doping of organic semiconductors
Doping is poised to become an important tool to increase conductivity, control Fermi level position and facilitate carrier injection in molecular semiconductors.P-type doping of common hole-transport materials has been achieved with molecules like the electronegative fluorinated F4-TCNQ over the past few years. In this talk, we describe work on new p-type and n-type dopants aimed at enhancing film conductivity and charge carrier injection via tunneling through narrow depletion regions. Energetics of doping are determined by ultra-violet and inverse photoemission spectroscopies (UPS, IPES). We report on very recent work on p-doping with a fluorinated molybdenum compound, Mo(tdf)3, that exhibits a larger electron affinity (EA) than F4-TCNQ. We also show (i) the first STM images of a single molecular dopant (F4-TCNQ) imbedded in a molecularly-ordered layer of pentacene/Bi(001)/Si(111) and (ii) the corresponding scanning tunneling spectroscopy on and away from the dopant. N-doping is challenging because of the low electron affinity (EA about 1.5-2.5 eV) of most electron-transport molecular materials of interest. N-dopants must have low ionization energy, which makes them inherently unstable against oxidation. We demonstrate n-doping of a variety of small molecule materials, such as THAP with cobaltocene (CoCp, IE = 4.07 eV), and CuPc, pentacene and C60 with decamethylcobaltocene (CoCp2*; IE = 3.30 eV). Orders of magnitude increase in current density in doped devices demonstrate enhanced electron injection and materials conductivity. Applications to the formation of organic p-i-n homojunctions and to the improvement of CuPc/C60 photovoltaïc cells are demonstrated.

Jeudi 23 Avril 2009
Joël J. E. Moreau
Institut Charles Gerhardt, Architectures moléculaires et matériaux nanostructurés - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier
Nanostructuration d'organosilices et contrôle des propriétés optiques
Les organosilices qui sont sont préparées par hydrolyse condensation sol-gel d’alcoxysilanes peuvent être simplement décrites comme des réseaux silicates tridimensionnels pontés ou réticulés par des unites organiques. Les propriétés du matériau résultent de la conception à dessein de molécules fonctionnalisées et cette approche a été largement utilisée pour réaliser des matériaux pour la catalyse, l’optoélectronique, la séparation… L’ajustement des propriétés de ces matériaux, qui sont caractérisés par un taux organique/inorganique élevé, nécessitent également un contrôle des interactions entre les sous-structures organiques à l’intérieur du solide et par conséquent un contrôle de l’arrangement et de l’organisation des unités organiques au sein du réseau hybride. La conception de précurseurs organosiliciés hydrolysables et dotés de propriétés d’autoassemblage nous a permis la formation contrôlée d’assemblées supramoléculaires dont l’organisation à été transcrite en un matériaux nanostructuré.

Mardi 5 Mai 2009
Arthur CAMMERS (professeur invité au CINAM)
University of Kentucky, Lexington, USA
Unveiling Weak Molecular Interactions: the Secret Lives of Molecules
Aspects of canonical molecular interactions will be discussed. Pi-stacking, crystal packing and hydrogen bonding have been the subjects of many papers in the chemical literature, but how do these weak interactions impact and relate to dynamic conformations of organic molecules in solution? A few examples from our work will be presented.

Jeudi 7 Mai 2009
Paola CERONI
Département de chimie de l’Université de Bologne, Italie - Laboratoire de photochimie et de chimie supramoléculaire
Dendrimers as new optoelectronic materials
Dendrimers[1] are highly branched tree‐like macromolecules with well‐defined composition and a high degree of order. They usually consist of a core upon which radially branched layers are covalently attached. By using suitable synthetic strategies it is possible to prepare dendrimers that contain selected functional units in predetermined sites of their structure. Such compounds can often exhibit remarkable chemical, physical and biological properties, with a wide range of potential applications in different fields such as medicine, biology, chemistry, physics, and engineering.[2] Because of their tree‐like multi‐branched structure, dendrimers can also form internal dynamic cavities in which small molecules or ions can be hosted. In this view, we have studied self‐assembled supramolecular structures based on dendrimers that can perform as light‐harvesting antenna. For example, dendrimer D, consisting of a 1,4,8,11‐ tetraazacyclotetradecane (cyclam) core with appended 12 dimethoxybenzene and 16 naphthyl units is able to form a self‐assembled structure in a CH3CN:CH2Cl2 solution containing a metal complex, namely [Ru(bpy)2(CN)2] in a 1:1 molar ratio, and Nd(III) ions.[3] In the three‐component system, {D•Nd(III)•[Ru(bpy)2(CN)2] }, dendrimer D and the Ru(II) complex play the role of ligands for Nd(III).[4] Because of the complementary properties of the three components, new functions emerge from their assembly. Such a system behaves as an antenna that can harvest UV to VIS light absorbed by both the dendrimer and the Ru(II) complex and emit in the NIR region with line‐like bands and long excited state lifetime, typical of the Nd(III) ion. In principle, the emission wavelength can be tuned by replacing Nd(III) with other lanthanide ions possessing low‐lying excited states. Useful applications can be envisaged in the field of imaging, and solar cells. Another interesting example is constituted by a family of polysulfurated pyrene‐cored dendrimers that exhibit remarkable photophysical and redox properties: a strong core‐localized fluorescence band (λmax = 460 nm, Φ = 0.6, τ = 2.5 ns), a stable and deep‐blue radical cation. The strong blue fluorescence and the yellow to deep‐blue color change upon reversible one electron oxidation might be exploited for optoelectronic and electrochromic applications. [1] F. Vögtle, G. Richardt, N. Werner, Dendrimer Chemistry, Wiley‐VCH, Weinheim 2009. [2] J.‐P. Majoral, Ed. Special Issue on Dendrimers in New J. Chem. 2007, 31. [3] C. Giansante, P. Ceroni, V. Balzani, F. Vögtle, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5422. [4] M. Gingras, V. Placide, J.‐M Raimundo, G. Bergamini, P. Ceroni, V. Balzani, Chem. Eur. J. 2008, 14, 10357.

Lundi 18 Mai 2009
Pr. Klaus MÜLLEN
Directeur, Max Planck Institute for Polymer Research, Mainz, Allemagne - Président de la Société de Chimie Allemande
Self-Assembly and Molecular Electronics
http://www.mpip-mainz.mpg.de/groups/muellen/

Mardi 19 Mai 2009
Pr. Klaus MÜLLEN
Directeur, Max Planck Institute for Polymer Research, Mainz, Allemagne - Président de la Société de Chimie Allemande
Macromolecules, Assemblies, Particles -- A Discovery Journey in Materials Synthesis
http://www.mpip-mainz.mpg.de/groups/muellen/

Jeudi 28 Mai 2009
Kenji HIRUMA
Research Center for Integrated Quantum Electronics, Hokkaido University, Sapporo, Japan
Formation of Group III-V Semiconductor Nanowires and Their Application to Nanodevices
Semiconductor nanowires have attracted much attention for the past several years because they are promising for the next generation nanodevices. An invention of the Vapor-Liquid-Solid (VLS) growth method of Si whiskers in the 1960s [1] brought us a chance to form free-standing semiconductor wire structures below 100 nm in diameter, which was too small to be fabricated by then optical lithography. Though the first demonstration of a GaAs p-n junction whisker, that was as thin as 90 nm and was grown by the VLS self-organization mechanism, was reported in the early 1990s [2], the potential of semiconductor nanowires had not been widely understood until 2000s. Since the nanowires were listed in 2003 as a one-dimensional structures of Emerging Research Devices in the International Technology Roadmap for Semiconductors as well as the papers on InP/InAs nanowire tunneling diodes [3] and Si nanowire FETs [4] were published in the early 2000s, the number of research papers has significantly increased. In the seminar I will talk about a brief history of the semiconductor nanowire research and explain our research activities on the formation of GaAs, InAs, InP and their heterostructures by using selective-area metal organic vapor-phase epitaxy. I will discuss a growth mechanism and crystal structure analyses of the nanowires by transmission electron microscopy [5], laser emission observed by photoluminescence [6], and FET characteristics [7]. I am going to summarize my talk with some advantages and future prospect of the nanowires. [1] R. S. Wagner and W. C. Ellis, Applied Physics Letters, vol. 4 (5), 89 (1964). [2] K. Haraguchi, T. Katsuyama, K. Hiruma, and K. Ogawa, Applied Physics Letters, vol. 60 (6), 745 (1992). [3] M. T. Bjork, B. J. Ohlsson, C. Thelander, A. I. Persson, K. Deppert, L. R. Wallenberg and L. Samuelson, Applied Physics Letters, vol. 81 (23), 4458 (2002). [4] Y. Cui, Z. Zhong, D. Wang, W. U. Wang, and C. M. Lieber, Nano Letters, vol. 3 (2), 149 (2003). [5] K. Ikejiri et al., Nanotechnology, vol. 19, 265604 (2008). [6] B. Hua, et al., Nano Letters, vol. 9 (1), 112 (2009). [7] J. Noborisaka, et al., Japanese Journal of Applied Physics, vol. 46 (11), 7562 (2007).

Jeudi 18 Juin 2009
Pr. Philippe Guyot-Sionnest
The University of Chicago, Illinois, USA
Optical and electronic studies of nanoscale colloidal systems
I will report on some of my activities in nanoscale colloidal materials. With spherical core/shell colloidal semiconductor dots, I will discuss the optical properties and dynamic behavior, associated in particular with Auger multiparticle decay, trion decay, and intraband relaxation contrasting with similar issues for MBE grown quantum dots. Electronic transport in assemblies of the colloidal dots is also demonstrated with a long-term goal of improved mobilities. At present the behavior is mostly similar to disordered semiconductor but there is a novel magneto- transport property, attributed to spin-blockade due to the low density of states. With colloidal metal particles, my interest in primarily on the control of Plasmon frequency, linewidth and local field enhancement that might be achievable and I will describe some results on a rather monodispersed sharp bipyramid Au colloidal structure.

Mercredi 24 Juin 2009
Gian Carlo Gazzadi
CNR - INFM S3 National Research Center on nanoStructures and bioSystems at Surfaces
Electron induced deposition EBID of suspended nanowires
Electron beam-induced deposition (EBID) is a direct-write nanolithography based on decomposition of precursor gas molecules by focused electron beam irradiation.[1] The strong points of the technique are the nanoscale resolution, the direct nanofabrication approach, which can be performed on any sample type, and the easy feasibility with SEM and TEM equipments. Typically employed precursors are the metallorganic compounds (based on Pt, W, Au, Co, Fe,...) for the deposition of conductive material, Tetra Ethyl Ortho Silane (TEOS) for the deposition of silicon-oxide-like insulating material and hydrocarbon compounds for the deposition of amorphous carbon structures. A major EBID drawback, however, is represented by the low purity of deposited materials, especially for metallorganic precursors, displaying low metal concentration (20% - 40%) and high C content. Examples of EBID applications include the deposition of electrical and mechanical contacts to nano-objects (e.g. nanotubes), the fabrication of improved scanning microscopy probes, and the fabrication of electronic and photonic devices by deposition of nanostructures. While the standard EBID approach is to grow the deposit on a substrate, self-supported suspended deposition is also feasible and offers advantages in terms of lateral resolution, and of the peculiar mechanical, electrical and thermal characteristics of suspended structures. In this seminar, the general aspects of the EBID technique will be first introduced, along with selected application examples, then the fabrication and characterization of suspended nanowires (SNWs), deposited from Pt-metallorganic and TEOS precursors, will be described in detail: the growth mode as a function of electron beam parameters, the material characterization with TEM analysis and the thermal processing of Pt structures to reduce the C-content. Finally, the electrical characterization of Pt SNWs will be presented, with emphasis on the high current density regime (~107 A/cm2), where a dramatic structural evolution is observed in the Pt-C granular material [2]. As the current density increases, the fine Pt nanograins (2-3 nm) undergo first coalescence into larger grains (10-15 nm), then, under electro- and thermo-migration effects, the SNW is completely depleted of Pt. The remaining structure consists of a fully-graphitized C matrix, as revealed by TEM analysis. [1] I. Utke, P. Hoffmann, J. Melngailis, J. Vac. Sci. Technol. B 26, 1197 (2008). [2] G.C. Gazzadi, S. Frabboni, Appl. Phys. Lett. 94, 173112 (2009).

Jeudi 25 Juin 2009
Jacques Tardy
INL (UMR CNRS 5270) - Ecole Centrale de Lyon
Transistors Organiques: Des Procédures Technologiques aux Applications Capteurs
L'électronique organique a connu ces dernières années un développement considérable essentiellement soutenu par deux composants: les OLED et les OFET. Parmi les applications envisagées de ces derniers, les capteurs présentent des potentialités intéressantes liées aux propriétés mêmes des composants organiques: flexibilité, technologie basse température, compatibilité avec des procédures bas coût, large choix des matériaux actifs. L'exposé a pour but de passer en revue les travaux récents effectués à l'Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) sur les OFETs dédiés à des applications capteurs. La stabilité et le vieillissement sont des paramètres importants pour les capteurs qui, en plus, restent encore souvent un challenge pour les OFET même. La première partie de l'exposé traitera des performances et de la stabilité des transistors en fonction des conditions de fabrication. On évoquera notamment l'influence de l'humidité résiduelle sur le transport électrique. La seconde partie portera sur la réalisation de trois types de capteurs: un capteur de gaz nitrés, un capteur de pH et un biocapteur enzymatique pour la détection de la triméthylamine (TMA).

Jeudi 25 Juin 2009
Patrick Kekicheff
Institut Charles Sadron de Strasbourg
Mesures directes des interactions entre particules mésoscopiques : des nanocolloïdes aux agrégats de tensioactifs
La mesure directe des interactions entre particules mésoscopiques suspendues en solution, qu'elles soient des nanocolloïdes ou des aggrégats de tensioactifs autoassemblés en micelles sphéroïdes ou allongés ou en membranes, est une tâche expérimentale difficile. Des exemples seront donnés pour illustrer la méthodologie dévelopée à l'aide d'un appareil de forces de surface (Surface Force Apparatus), qui nous a permis de déterminer la nature et la contribution des différentes interactions pouvant opérer dans de tels systèmes, comme les interactions de déplétion, des forces de structuration, en plus des interactions de double couche électrique, de van der Waals et hydrophobes. En ajustant la balance subtile des interactions nous montrons comment des suspensions de nanocolloïdes ont pu être stabilisées ou au contraire comment l'adhésion entre particules et substrat a pu être renforcée. La technique permet aussi de mesurer le module élastique de compressibilité de mésophases lamellaires, de comprendre le rôle des défauts de disinclinaisons et dislocations coins dans les structures, d'induire des phénomènes de transition de phase par confinement ou/et sous contrainte, et donc de modifier les structures en créant par exemple des orientations privilégiées dans des films minces.

Jeudi 2 Juillet 2009
Pr. Juris Purāns
Institut de physique des solides de Riga, Université de Lettonie
Functional 5d (Ir, W, Re) transition metal oxides for terabit resistive memory and electrochromic windows
Un gros effort de recherche est aujourd’hui consenti sur la conception de nouveaux média de stockage d’information de très haute densité. Dans la course à la mémoire 1Tbits, la voie est complètement libre et aucune technologie n’est à ce jour privilégiée. Les matériaux résistance ("resitive-switching memories") semblaient a priori les plus adaptés pour réaliser des mémoires. Les phénomènes de commutation de résistance induits par un champ proche électrique (Nature Materials 5, 312 (2006) semblaient a priori les plus adaptés pour réaliser des mémoires. La consommation électrique de telles mémoires est négligeable. Les oxydes de métaux de transition (OMT) présentent un intérêt technologique de par leurs propriétés physiques et chimiques particulières; la plupart de ces propriétés sont liées à la possibilité de faire varier la valence des ions métalliques par diverses méthodes : irradiation, intercalation, champ électrique. Les propriétés structurales, électroniques et optiques du matériau de base peuvent être ainsi modifiées (passage d’un état conducteur à un état isolant). De tels matériaux (OMTs) ont été largement étudiés ces dernières années, notamment pour leurs propriétés électrochromes (1); la résolution atteinte en écriture sur films minces permet d'espérer atteindre un taux d'intégration de 1 Gbit/cm2. Pour aller au delà de cette limite, la nanolithographie par techniques "champ proche" est très prometteuse. Nos études préliminaires effectuées sur des films d'oxyde d'iridium montrent la possibilité d'obtenir des valeurs de 1 Gbits/cm2. Le contrôle local de ces changements nécessite l'utilisation d'un outil qui dans notre cas sera la sonde d'un microscope en champ proche, microscope à effet tunnel (STM) ou microscope à force atomique (AFM). La commutation de l’état du film se fera localement en appliquant une impulsion de tension sur la pointe-sonde du microscope. Notons que les tensions appliquées n’excèdent pas quelques volts et engendrent des pics de courant de l’ordre du nanoampère. Cette faible consommation en énergie à l’écriture rend ces matériaux très attractifs dans la course à la densification de l’information.

Jeudi 30 Juillet 2009
Prof. Helim Aranda-Espinoza
University of Maryland Fischell Bioengineering Department 3135 Kim Engineering Building College Park
Physical aspects of cell spreading and motility
Cell spreading and motility are important in a variety of biological functions, from healthy responses, such as wound healing and the immune response, to pathological conditions, such as cancer metastasis and nerve regeneration. On spreading we will focus on the early stages, where we have identified three spreading regimes. These spreading regimes depend on the dynamics of cellular blebs, semi-spherical protrusions that expand and contract within minutes. The first regime is dominated by blebs, even dictating early adhesion to the substrate; the second regime shows slow spreading due to bleb dynamics; and finally, in the third regime the cells spread fast and the blebs vanish. On cell motility, we will focus on the effect of substrate compliance on cell migration. We have observed a significant effect of the substrate on cell motility and morphology, with an optimal stiffness for cell motion.

Jeudi 17 Septembre 2009
Jörg Weissmüller
Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe and Technical Physics Department, Saarland University, Saarbrücken, Germany
Linking Mechanics and Chemistry in Nanomaterials
Surface stress is a concept in mechanics and thermodynamics that quantifies the elastic interaction of the matter at solid surfaces and interfaces with the adjacent regions of bulk solid. The quantity is of interest in surface science as it provides information on the bonding between the surface atoms and is closely interlinked with surface reconstruction. From a materials point of view, surface stress is relevant since balance equations for stress and chemical potential couple the simultaneous mechanical and chemical equilibrium in the material to its capillary parameters and to microstructural quantities such as surface net area, curvature, roughness, and orientation distribution as well as the net line length of step edges or triple lines. In fact, the impact of the surface on the materials behavior can be decisive when the microstructure scale reaches down to the nanometer range. The talk will address modern problems in the nanosciences that connect to this phenomenology. The phase diagram of some nanocrystalline metal hydrides exhibits a drastic dependence on grain size that has its origin in the surface stress of grain boundaries. Surface-stress driven nanoporous metal actuators (‘metallic muscles’) achieve displacement amplitudes of several millimeters, making the action of the capillary forces in solids visible to the naked eye. Modeling the performance of these materials raises intriguing issues in the field of mechanics of solids with curved surfaces and reduced dimensionality. At an atomistic level, the physics of bonding and relaxation in space-charge layers at charged metal electrode surfaces - with or without the presence of adsorbates - remains poorly understood. Besides their relevance for surface stress and actuation, thermodynamics also provides a quantitative link between these phenomena and a hot topic in catalysis, the coupling between the mechanical strain of a surface and its catalytic reactivity.

Mercredi 23 Septembre 2009
Dr. Fabrice Vallée
FemtoNanoOptics Group, LASIM, Université Lyon 1 - CNRS
Spectroscopie ultra-rapide de nanoparticules métalliques : ensembles et objets individuels
Les techniques optiques résolues en temps à l’échelle femtoseconde constituent des outils particulièrement performant pour l'étude des interactions électroniques et de la réponse vibrationnelle de nanoparticules. Nous discuterons les résultats obtenus sur l'évolution des interactions électrons-électrons et électrons-réseau en fonction de la taille dans des nanoparticules de métaux nobles dans un régime de taille allant de quelques dizaines de nanomètres à un nanomètre. Par ailleurs, l'extension de ce type d'étude à une nanoparticule métallique individuelle sera également présentée et illustrée dans le cas des interactions électrons-réseau de nanosphères d'argent ainsi que de la réponse acoustique de nanoprismes d'or sur un substrat.

Jeudi 1 Octobre 2009
Stéphanie Reynaud
Centre Scientifique de Monaco
L'acidification des océans et ses conséquences environnementales
Les océans jouent un rôle primordial dans le cycle global du carbone en absorbant ¼ des émissions anthropiques du CO2 dans l’atmosphère. Cependant, l’augmentation rapide des émissions de CO2 depuis la révolution industrielle a entrainé une augmentation de l’acidité des eaux océaniques (0,1 unité pH) avec des conséquences importantes pour la faune et la flore marine, et plus spécialement ceux qui utilisent le carbonate de calcium pour leur croissance. Les modèles les plus récents suggèrent qu’avec les émissions actuelles les récifs coralliens et les écosystèmes polaires seront affectés sévèrement dès 2050 ou même plus tôt. De plus cette acidification est irréversible sur des échelles de temps de l’ordre de la centaine ou de milliers d’années. Ces constats nous ont conduits à tester, en laboratoire, les effets d’une augmentation de la pression partielle en CO2 (pCO2) sur la calcification des coraux. En effet, malgré de nombreuses études sur le sujet, les mécanismes entrainant cette diminution ne sont pas encore connus. Jusqu’ici aucune étude n’a permis de discriminer quel était l'élément clé nécessaire à la calcification : l'ion carbonate ou l'oméga (la saturation en argonite). Lors de ces études, nous avons étudié, en parallèle les isotopes du bore en tant que marqueurs du pH.

Jeudi 8 Octobre 2009
Dr. Chantal Abergel
Information Génomique & Structurale - IGS - UPR 2589
Mimivirus et les Mimiviridae : vers une nouvelle famille de virus marins
La découverte de Mimivirus (Mimicking microbe virus) en 2001, un virus à ADN double brin infectant les amibes du genre Acanthamoeba, puis l’analyse de son génome complet en 2003 ont ébranlés la communauté des virologistes et des évolutionnistes. De par sa taille record (750nm de diamètre), celle de son génome (1,2 million bp), son nombre de gènes (911), ainsi que par la complexité de la particule elle-même (plus de 130 protéines), Mimivirus rend la frontière existante entre les virus et les bactéries intracellulaires beaucoup moins claires. De plus en plus de scientifiques s’intéressent à Mimivirus et les données expérimentales sur ce virus s’accumulent. Sa physiologie reste néanmoins très peu connue. Nos progrès récents dans ce domaine seront présentés, en parallèle avec des études de microscopie électronique ainsi que quelques arguments en faveur de l’origine ancestrale de Mimivirus. Les analyses de métagénomique démontrent la présence abondante de Mimiviridae dans les océans et suggèrent que les plus proches cousins de Mimivirus seraient des virus géants infectant des protozoaires hétérotrophes, des éponges, des coraux, ou des micro-algues.

Jeudi 15 Octobre 2009
Masakasu AONO, Directeur
International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
National Institute for Materials Science (NIMS) Tsukuba, Ibaraki, Japan
Single-molecule-level control of local chemical reactions for molecular nanowiring and ultradense data storage
Two examples of single-molecule-level control of local chemical reactions, i.e. 1) Electrical wiring of a single functional molecule using conductive linear polymer chains via firm chemical bonding and 2) Reversible control of the chemically unbound and bound states of a few adjacent C60 molecules at designated positions are discussed. Both are not only interesting as the basis of nanochemistry but also of great importance for the development of molecular nanoelectronic devices.

Jeudi 5 Novembre 2009
Dr. Françoise Guéritte
Institut de Chimie des Substances Naturelles du CNRS, Gif-sur-Yvette, France
Substances d’origine naturelle aux propriétés antitumorales potentielles: exemples provenant de découverte fortuite et de conception rationnelle
Les substances naturelles constituent une des sources majeures de médicaments. Par exemple, en chimiothérapie anticancéreuse, près de 60% des médicaments sont d’origine naturelle. Certaines de ces molécules ont été directement isolées de plantes, d’organismes marins ou de micro-organismes, d’autres proviennent de modifications structurales de produits naturels, de synthèse ou d’hémisynthèse. Quelques exemples (passés et récents) donneront un aperçu de recherches réalisées à l’ICSN, sur la découverte fortuite ou la conception rationnelle de molécules d’origine naturelle d’intérêt biologique et thérapeutique dans le domaine du cancer.

Jeudi 12 Novembre 2009
Pr. Ekhard Salje
Department of Earth Sciences, University of Cambridge, Downing Street, Cambridge CB2 3EQ, UK
Domain boundaries as active elements, a new approach to nano-technology
I review the idea that domain boundaries, rather than domains, can carry information and act as memory devices. Domains are bulk objects; their large response to changing external fields is related to their change in volume, which implies the movement of domain boundaries. In many cases, the design of 'optimal' domain structures corresponds to 'optimal' domain boundaries with parameters such as the domain boundary mobility, pinning properties and the formation of specific boundaries such as curved boundaries or needle domains. This argument is enhanced further : domain boundaries themselves can host properties which are absent in the bulk, they can be multiferroic, super or semi-conductors while the matrix shows none of these properties. It is argued that multiferroic walls can be described formally as chiral whereby the chirality relates to state-vectors such as polarisation and magnetic moment and their (non-linear) coupling. Once such walls can be generated reliably, a new generation of devices with much higher storage density than ever produced before can be envisaged.

Jeudi 19 Novembre 2009
Prof. Philippe Leriche
Université d'Angers, CIMA UMR CNRS 6200
Ingénierie moléculaire des systèmes conjugués linéaires, de la molécule au composant
L'épuisement prévisible des ressources énergétiques fossiles et la pression croissante liée aux soucis environnementaux et aux changements climatiques ont déclenché une intensification des recherches sur les sources d'énergies renouvelables et en particulier sur la conversion photovoltaïque de l'énergie solaire. Dans ce contexte, en plus d¹un développement commercial exponentiel des cellules au silicium, on observe un intérêt croissant de la communauté scientifique envers les cellules solaires organiques (OSC). Ainsi, ces dernières années, les performances des cellules à base d¹OSC n¹ont cessé de croitre et atteignent aujourd¹hui celles observées avec les cellules au silicium amorphe. En raison de leur légèreté, flexibilité, processabilité, faible coût potentiel et incidence sur l'environnement modérée, les OSC peuvent présenter de nombreux avantages comparés aux systèmes inorganiques. Dans ce contexte cet exposé traitera d¹une part de notre travail dans l¹élaboration de nouveaux polymères conjugués analogues du poly(ethylenedioxythiophene) (PEDOT) et d¹autre part de nos efforts pour concevoir et synthétiser des systèmes conjugués polymères et oligomères incorporables comme matériaux actifs dans les composants électroniques.

Vendredi 4 Décembre 2009
Dr. Christophe Py
Institut des Sciences des Microstructures, Conseil de Recherche National du Canada
Une neuropuce à patch-clamps integrés pour mesurer l’activité électrophysiologique individuelle de neurones dans des réseaux neuronaux organisés
Lors de ce séminaire je détaillerai le concept, le développement et la caractérisation d’une neuropuce qui permet de mesurer de manière simultanée l’activité électrophysiologique de plusieurs neurones cultivés en réseau sur la neuropuce, avec la précision du patch clamp. La traditionnelle pipette en verre de la technique du patch-clamp est remplacée par un micro-orifice dans une membrane isolante séparant le milieu de culture d’un canal microfluidique placé en dessous et contenant une solution saline. Les techniques de microélectronique permettent d’intégrer plusieurs micro-orifices et canaux pour former sous la membrane isolante un réseau avec une résolution spatiale suffisante pour tester des cellules avoisinantes. Pour aligner les cellules sur les micro-orifices, ceux-ci sont coatés avec des protéines d’adhérence, créant par la même occasion des réseaux neuronaux organisés.

Jeudi 10 Décembre 2009
Dr. Jianhua YAO
Laboratory of Computer Chemistry and Cheminformatics, Shanghai Institute of Organic Chemistry, CAS, 345 Lingling Road, Shanghai, 200032, China
Chemoinformatics, A Tool for Chemistry Study
Chemoinformatics is the application of informatics methods to solve chemical problems. Its method and technology are based on data, logics and principles. The chemoinformatics technology platform involves databases, prediction systems and theory computation modules which can be employed in chemical study. Herein, we will present works about applications of chemoinformatics in chemistry involving molecular design, synthesis design and structural identification.

Jeudi 17 Décembre 2009
Renaud Vallée
Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP) - Bordeaux (Pessac), France
Effects of the Position of a Chemically or Size-Induced Planar Defect on the Optical Properties of Colloidal Crystals: towards Low Threshold Colloidal Lasers
We have fabricated several heterostructures made of two opal slabs separated by a defect. The optical properties of the resulting materials have been characterized by recording their near-infrared (NIR) transmission spectra and by simulating them using the finite-difference time-domain method. The presence of the extrinsic defect led to an impurity mode within the photonic stop band, which was observed as a pass band in the NIR spectra. We show that the amplitude of the pass band is maximal when the two opals confining a defect monolayer made of smaller colloids have the same number of layers. On the other hand, this middle position of the defect layer does not correspond to an optimal cavity when the guest particles are larger than the host ones, as the presence of the defect induces a deterioration of the crystalline organization of the upper opal slab. To minimize the presence of unintentional defects in the heterostructures, we incorporated a planar defect made of particles of a different nature but of the same size than those forming the host opal. A pass band within the band gap was also observed in the NIR transmission spectra of the samples due to the difference between the refractive indexes of the guest and host colloids. The inversion of such structures (inverse opals) and incorporation of well chosen emitters at well given positions of the crystals will be discussed in relation with the possible realization of low threshold colloidal lasers.

Jeudi 07 Janvier 2010
Dr. Knut R. ASMIS
Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin, Allemagne
Vibrational Spectroscopy of Gas Phase Ions : Bridging the Gap to the Bulk
There is an ongoing effort, spanning many branches of the physical sciences, to characterize the structure of gas phase ions, ranging from simple polyatomic species all the way to large clusters containing many hundred atoms. Several techniques have been refined over the past decade, of which infrared photodissociation (IRPD) spectroscopy has evolved to be one of the most powerful and widely applicable ones. I will give an overview of IRPD experiments performed in our group, focusing on the structural characterization of mass-selected cluster ions and how these results can help in the fundamental understanding of heterogeneous catalysis and atmospheric aerosols. Due to their structural variability and redox activity transition metal oxides are widely used in heterogeneous catalysis. However, in most supported catalysts, neither the size and distribution of the active particles on the support surface, nor their structure is sufficiently known. Therefore it proves helpful to study the size-dependent properties of such particles in the gas phase, i.e. in the absence of any interactions with a medium or support. Our ongoing IRPD experiments on transition metal oxide clusters are aimed at gaining a molecular level understanding of their structure-reactivity relationship and ultimately unravelling the adsorbate/active site/support interaction important in heterogeneous catalysis. In order to understand the surface speciation and reactivity of aerosols, which play a key role in atmospheric and oceanic chemical cycles, an improved understanding of ion hydration is important. Currently, it is difficult to extract detailed, molecular level solvent-solute interaction information directly from bulk measurements. Gas phase experiments on size-selected ion-solvent complexes, on the other hand, are well-suited for probing molecular properties as a function of the degree of solvation, one solvent molecule at a time. Vibrational spectroscopy of mass-selected ion-solvent complexes allows identifying structural motifs of microhydrated conjugate base anions (e.g. sulfate, nitrate and bicarbonate), as well as studying solvent-mediated conformation changes in dicarboxylate dianions.

Jeudi 21 Janvier 2010
Serge Huant
Institut Néel, Grenoble
ANNULE

Jeudi 28 Janvier 2010
Pr. Curt Wentrup
School of Chemistry and Molecular Biosciences, the University of Queensland, Brisbane, Australie
Reactive and Unusual Molecules
An overview of the research on reactive intermediates in the Wentrup group will be given. The reactive molecules are generated by flash vacuum thermolysis (FVT) of suitable precursors and isolated in Ar matrices at cryogenic temperatures (e.g. Ar, 10 K), where their properties and rearrangements are investigated by electron spin resonance, infrared, and ultraviolet-visible spectroscopies. Reactive molecules (nitrenes and carbenes) may also be generated by photolysis of matrix-isolated precursors, usually azides or diazo compounds, and their photochemical rearrangements are investigated spectroscopically. Many of the reaction products are synthetically useful and can be employed in syntheses of pharmaceutically interesting compounds, e.g. diazepines and quinolones.

Jeudi 04 Février 2010
Dr. Annick Loiseau
Laboratoire d’Etude des Microstructures, Onera-Cnrs, BP72 ONERA, 92322 Châtillon, France
Croissance, Structure et propriétés electroniques / optiques des nanotubes de carbone dopés et de nitrure de bore
Les nanotubes de carbone monoparoi, dont la découverte est due à S. Iijima en 1993, sont des cristaux de carbone graphite qui peuvent se décrire comme des rubans de graphène enroulés sur eux mêmes de façon à former des cylindres de diamètre nanométrique et fermés à leurs extrémités. Leurs propriétés électroniques et optiques dépendent directement de la façon dont l’enroulement est effectué. Il est également possible de moduler ces propriétés en jouant sur leur composition chimique. On peut ainsi doper les tubes en substituant des atomes de carbone par des atomes d’azote ou de bore. Plus radicalement, on peut former des nanotubes de nitrure de bore, et obtenir ainsi des tubes semi-conducteurs à grand gap. Le séminaire aura pour objet de présenter les recherches que nous avons entreprises au LEM et à l’ONERA pour synthétiser ces différents types de tubes, comprendre et contrôler leur croissance et étudier leurs propriétés optiques et électroniques par TEM/EELS, photoluminescence et spectroscopies électroniques.

Jeudi 11 Février 2010
Dr. Claudine Noguera
Institut des Nanosciences de Paris, France
A new order N method for the atomistic simulation of nano-oxides
Simulations of nano-oxides are presently subject to either sever size limitations if first principles methods are used, or suffer from a limited or absent account for the electronic degrees of freedom if classical methods are chosen (extended Born models, chemical potential equalization, etc). However, it is now well recognized that structural and electronic degrees of freedom are strongly coupled, especially in oxide nano-objects which involve an important ratio of under-coordinated atoms. The structural characteristics and the relative stability of such objects may thus be very sensitive to the way their electronic structure is accounted for. The same is true for simulations of growth processes, which involve interactions (attachment/detachment, diffusion) of small growth units. In this respect, while at present the first principles simulations probably give the best description, they cannot yet account for nano-systems of thousands of atoms or above, nor for long molecular dynamic runs, such as those mandatory for growth simulations, due to their high computational cost. We have developed a semi-empirical Hartree-Fock simulation code, which scales linearly with the system size. It correctly treats the self consistent relationship between the charge distribution and the electrostatic potential acting on the electrons. The wave functions are expanded on an atomic orbital basis set in an INDO-type manner. The adjustable parameters are fitted as to reproduce experimental or first principles results on several periodic systems and on a variety of small clusters. In order to achieve order N scaling, the diagonalization of the complete Fock matrix of the entire system is replaced by a series of coupled diagonalizations of local matrices in a “divide and conquer”-type way, with overlapping regions. We will present the conceptual framework of the method, its practical implementation, and the behaviour of scaling properties as a function of the size of local Fock matrices. We will exemplify its potentialities by a study of the epitaxial properties of metal-supported MgO islands. We will discuss commensurability locking, interface dislocations, island magicity and local electronic properties of the islands. Support of the French ANR-PNANO 2006 (project “SIMINOX” 0039) is acknowledged.

Jeudi 25 Février 2010
Pr. Ari M.P. Koskinen
Laboratory of Organic Chemistry, Helsinki University of Technology, Finland
Enantiopure Bioactive Amino Alcohols from Natural Amino Acids ­ Fac or Fiction?
Nature provides us with a wonderful pool of enantiopure starting materials for synthesis: amino acids, sugars and many (but not all!) terpenes can be isolated even in large quantities in an uncompromised 100% ee. Vicinal amino alcohols constitute a versatile group of organic structures; they are, in principle, available in enantiopure form from the chiral pool compounds or through chiral catalysis; they are potent intermediates for the synthesis of natural products and medicinally/biologically active compounds, and they provide a highly desirable scaffold for the construction of ligands for metals as well as organocatalysts as. These new techniques will open up valuable new possibilities for the invention of new technologies for chemical synthesis, the desired course of chemical discoveries for the future. A robust entry to enantiopure vicinal amino alcohols from inexpensive naturally occurring amino acids has therefore become a key challenge for our endeavours in the development of methodology.

Jeudi 4 Mars 2010
Christian Frischkorn
Department of Physics, Freie Universität Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin, Germany
Ultrafast dynamics of photoinduced processes at surfaces and in thin films
Chemical reactions involving species adsorbed on a metal surface are mediated through excitation of electrons and/or phonons of the substrate. Since thermal equilibration between these excitations occurs on a picosecond timescale, normally the reaction rate may be described to a very good approximation within the framework of transition state theory in terms of the temperature dependent rate constant and as a function of the surface concentrations. Rapid absorption of a femtosecond laser pulse by the conduction electrons may, however, trigger the onset of a surface reaction before equilibration between the heat baths of electrons and phonons, respectively, is reached [1]. As a prototype of a surface reaction induced by ultrashort laser pulses, the associative desorption of molecular hydrogen from the ruthenium surface (001) yields intriguing aspects of the underlying reaction mechanism, the relevant time scales and the pathway of energy flow [2].
In solid state physics, the question of how charge carriers interact with their surroundings and dissipate their excess energy after excitation is of fundamental, but also of technological importance. Energy and current relaxation of charge carriers determine the performance of electronic circuits at ever higher clock frequencies and smaller device dimensions. These issues have been addressed in low-dimensional solids such as graphite and carbon nanotubes using ultrashort broadband THz pulses. Characteristic coupling between the initially excited electrons and only few optical phonon modes due to the peculiar Fermi surface dominate the ultrafast electronic energy and transport relaxation in graphite [3]. Furthermore, in carbon nanotubes as an example of an almost 1-dimensional solid, carrier localization effects on nanometer length scales due to defects and impurities crucially influence the charge transport properties [4]. Prospects of both materials in electronic, but also in sensor applications are given. [1] C. Frischkorn and M. Wolf, Chem. Rev. 106, 4207 (2006).
[2] C. Frischkorn, J. Phys.: Condens. Matter 20, 313002 (2008).
[3] T. Kampfrath et al., Phys. Rev. Lett. 95, 187403 (2005).
[4] L. Perfetti et al., Phys. Rev. Lett. 96, 027401 (2006).

Jeudi 11 Mars 2010
Pr. Jean-Jacques VASSEUR
Institut des Biomolécules Max Mousseron, UMR 5247-CNRS-UM1-UM2 Equipe "Oligonucléotides Modifiés", Université Montpellier 2, 34095, Montpellier
"DNA Glycomimetics and DNA Glycochips" : la chimie de l'ADN pour la synthèse de mimes saccharidiques et l'étude de leurs interactions avec les lectines
Fabriquer des glycomimétiques, c’est trouver des analogues d’oligosaccharides naturels qui les imitent (tout en s’affranchissant de leur difficulté de synthèse) afin d’étudier leurs interactions avec les lectines, mais aussi inhiber des processus tels que l’adhésion cellulaire des virus ou des bactéries. Dans le projet qui nous anime, nous avons combiné les avantages de la chimie de synthèse des oligonucléotides avec l’efficacité des réactions « Click », pour parvenir à des glycomimétiques et leurs conjugués oligonucléotidiques d’architecture, de charge et de lipophilie diverses. L’étude de leurs interactions avec les lectines a été réalisée sur puces à ADN en s’appuyant sur le principe de la « DNA Directed Immobilization ». Les avantages par rapport aux puces à glycosides classiques seront développés.

Jeudi 18 Mars 2010
Pierre-François Lenne
IBDML- Developmental Biology Institute of Marseille-Luminy
A microscopic view of macroscopic changes: how do subcellular forces shape embryos ?
Recent developments in biophysics and optical microscopy have provided new tools to analyse quantitatively cell dynamics and tissue morphogenesis. I will present our contribution to this field by addressing the following question: how do subcellular forces drive cell shape changes and orient tissue morphogenesis? Using quantitative imaging, laser nano-dissection and physical modelling, we probed the mechanics of a morphogenetic process, the elongation of Drosophila melanogaster embryos, which results from polarized cell neighbour exchanges. I will discuss our current understanding of this process by connecting different levels of description and analysis. References: Rauzi M, Verant P, Lecuit T, Lenne PF. Nature and anisotropy of cortical forces orienting Drosophila tissue morphogenesis. Nat Cell Biol. 2008 Dec;10(12):1401-10.
Cavey M, Rauzi M, Lenne PF, Lecuit T. A two-tiered mechanism for stabilization and immobilization of E-cadherin. Nature. 2008 Jun 5;453(7196):751-6.
Lecuit T, Lenne PF. Cell surface mechanics and the control of cell shape, tissue patterns and morphogenesis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2007 Aug;8(8):633-44.

Jeudi 25 Mars 2010
Pr Florian Banhart
IPCMS - Groupe Surfaces et Interfaces 23, rue du Loess, STRASBOURG
In-situ electron microscopy of carbon nanotubes and graphene in an aberration-corrected STEM
Scanning transmission electron microscopes (STEM) with aberration correctors enable us to focus an intense electron beam onto a 1 Angstrom spot. Besides imaging and analysis with Angstrom resolution, the highly focused electron beam gives us the possibility of carrying out in-situ electron irradiation at the real atomic scale. Structural transformations can be induced in the specimen and structuring at the scale of atoms becomes feasible. The presentation gives an overview of the first in-situ experiments with an aberration-corrected STEM. Materials on the basis of graphitic carbon such as carbon nanotubes or graphene are in the focus of interest. The combination of high temperature and localized electron irradiation is a unique possibility of studying the formation and behaviour of point defects and of structuring materials at the atomic scale. Single or multiple vacancies can be created in pre-selected positions with the focused beam [1]. This gives us the possibility of observing in real time the response of a material to the creation of point defects and to observe the interaction of defects with foreign atoms. Furthermore, in-situ experiments will be shown where the interaction between graphitic structures and metal atoms is studied at different scales [2]. Examples are the trapping of metal atoms in vacancies, the formation of covalent junctions between nanotubes and metals [3], and the growth of carbon nanotubes from catalytically active metal particles that can be induced by electron irradiation and observed in-situ in the electron microscope [4]. [1] J. A. Rodriguez-Manzo, F. Banhart, Nano Lett. 9, 2285 (2009). [2] F. Banhart, Nanoscale 1, 201 (2009). [3] J. A. Rodriguez-Manzo et al., PNAS 106, 4591 (2009); J. A. Rodriguez-Manzo et al., Adv. Mater. 21, 4477 (2009). [4] J. A. Rodriguez-Manzo et al., Nature Nanotech. 2, 307 (2007); J. A. Rodriguez-Manzo et al., Small 5, 2710 (2009).

Jeudi 1 Avril 2010
Emmanuel BENICHOU
Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM)
UMR CNRS 5579, Université Claude Bernard Lyon 1
Génération de second harmonique aux interfaces : des nanosystèmes métalliques aux assemblages moléculaires
Les travaux présentés concernent les propriétés optiques non linéaires de petits systèmes de taille nanométrique, ces petits systèmes pouvant être soit des nano-objets métalliques, soit des assemblages moléculaires. La technique privilégiée est la Génération de Second Harmonique (acronyme anglais SHG pour Second Harmonic Generation) en raison des propriétés fortes de symétrie qui régissent ce processus, notamment la symétrie d’inversion par un point. Dans ce cadre général, la nature cohérente ou incohérente de la réponse SHG fait l’objet d’une attention particulière car elle permet de déterminer des paramètres essentiels comme la forme ou la structure des systèmes étudiés. L’objectif qui a animé tous ces travaux a donc été de pouvoir extraire de la réponse SHG des informations à l’échelle nanométrique. Dans ce contexte, divers systèmes ont été étudiés, allant des nanoparticules métalliques en solution sans interactions entre elles, aux assemblages métalliques de particules en forte interaction et aux assemblages moléculaires, en solution ou aux interfaces (air – eau , interfaces biomimétiques).

Mercredi 21 Avril 2010
Ernst Meyer
Department of Physics, University of Basel Klingelbergstr. 92, CH-4056 Basel, Switzerland
ANNULÉ

Jeudi 29 Avril 2010
Dr. Matthieu MICOULAUT
Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée, Université Pierre et Marie Curie
Rigidite dans les verres : phenomenologie, modele, simulation

Jeudi 27 Mai 2010
Dr. Siriwardena Aloysius
Laboratoire des Glucides FRE 2779, Faculté des Sciences, Université de Picardie Jules Verne
Tools to Modulate Glycan Mediated Responses: The Simpler the Better ?
Over 50% of all proteins are modified with N-Glycans. These complex carbohydrates are often presented on cell surfaces and not surprisingly, implicated in interactions of cells with their environment. We and others have demonstrated that modulating these communication steps with properly designed molecules can have significant effects on a plethora of physiological processes including bacterial, viral infections and many other diseases. Such molecules have also served as tools with which to decipher carbohydrate-protein interactions whose molecular basis has proved rather complex. Several examples of the design and synthesis of sugar mimetics  that can be used as biological tools and potentially as therapeutic agents are described to delineate key problems and possible strategies to interrogate them. Emphasis is based in this presentation on simplicity both in the design of the target molecules and of the synthetic strategies by which they are obtained. Furthermore, the effectiveness of the said molecules as biological tools/drug candidates is discussed on the basis of the biological, physical and/or structural data they give.

Jeudi 10 Juin 2010
Pr. Patrick Couvreur
UMR CNRS 8612, Université Paris-Sud, Chaire d'Innovation Technologique du Collège de France
Nanosystèmes intelligents pour l'administration et le transport des médicaments
L’adressage de molécules thérapeutiques vers l’organe, le tissu ou la cellule malade constitue aujourd’hui un défi majeur pour le traitement des maladies humaines notamment infectieuses, cancéreuses ou d’origine génétique. Dès le début du vingtième siècle, le savant Paul Ehrlich rêvait déjà de « magic bullet » susceptible d’acheminer un médicament de manière spécifique vers son site d’action. Le rêve de Paul Ehrlich est aujourd’hui proche de la réalité grâce au développement des nanotechnologies qui ont permis de proposer le concept de vectorisation des médicaments (« Nanomédicaments »).

De nombreux principes actifs présentent, en effet, des caractéristiques physico-chimiques (hydrophilie, poids moléculaires, etc ...) peu favorables au passage des barrières biologiques qui séparent le site d’administration du médicament de son site d’action. D'autres molécules actives se heurtent aussi à des barrières enzymatiques entraînant leur dégradation et métabolisation rapides. L’obtention de concentrations thérapeutiques efficaces au niveau du site d’action ne peut donc se faire qu’au détriment d’une importante déperdition vers d’autres tissus ou cellules ce qui occasionne des effets toxiques parfois importants.

C’est pour toutes ces raisons que le développement de nanomédicaments a pris un essor considérable au cours des dernières années. S’appuyant sur de nouveaux concepts physico-chimiques et sur le développement de nouveaux matériaux (synthèse de nouveaux polymères, ou assemblages supramoléculaires de lipides), la recherche galénique a permis d’imaginer des systèmes sub-microniques d’administration capables : (i) de protéger la molécule active de la dégradation et (ii) d’en contrôler la libération dans le temps et dans l’espace. Quelques exemples montreront que ces nouveaux systèmes d’administration peuvent avoir un rôle considérable dans la découverte de nouveaux médicaments. Par exemple, l’administration sous forme de nanoparticules, d’un médicament anticancéreux comme la doxorubicine, permet de traiter de manière efficace les métastases hépatiques résistantes aux chimiothérapies classiques. Cette découverte a abouti à un essai clinique de phase III (en cours). Des nanotechnologies de deuxième génération permettent maintenant de délivrer de manière spécifique des molécules actives au niveau de tumeurs cérébrales ou de maladies autoimmunes entraînant des réactions inflammatoires au niveau de certains tissus du cerveau. Ces vecteurs peuvent également être adressés au niveau du site d’action pharmacologique à l’aide de ligands capables de reconnaissance à l’échelle moléculaire (cas de l’acide folique). Des approches biomimétiques permettent maintenant de tirer profit de la conformation moléculaire de lipides naturels (cas du squalène) pour les coupler à des petites molécules à activité anticancéreuse ou antivirale et développer ainsi des nanomédicaments plus efficaces susceptibles de contourner certains mécanismes de résistance. Enfin, l’utilisation des nanotechnologies ouvre des perspectives nouvelles pour l’administration à la cellule de gènes ou de petits fragments d’acides nucléiques (siRNA, oligonucléotides antisens).

Jeudi 17 Juin 2010
Florence Marchi
Institut Néel - CNRS/UJF Grenoble et ESRF
Vers Une plateforme instrumentale interactive dédiée à la préhension et l'étude de structure submicronique individuelle
La compréhension des mécanismes physiques, chimiques et biologiques qui jouent un rôle clé à l’échelle nanoscopique dans l’organisation et les propriétés de la matière, requiert de nouveaux outils de caractérisation ainsi que de manipulation contrôlée en force et spatialement non restreint. Pour répondre à cette demande croissante nous développons une plateforme instrumentale compacte composée de deux nano-préhenseurs pilotés grâce à une interface multisensorielle (retour sonore, visuel et haptique). Ce développement s’appuie sur deux travaux antérieurs distincts mais complémentaires : le X-AFM qui a ouvert la voie à la combinaison des techniques champ proche avec les faisceaux de rayon X du synchrotron et le nanomanipulateur à retour d’effort qui a consisté au couplage d’un AFM avec un système haptique ainsi qu’à la conception de nanoscènes virtuelles contrôlées via une interface multisensorielle. Actuellement le coeur de cette plateforme se compose de deux sondes AFM indépendantes (chacune montée sur un diapason) ; cette configuration duale doit permettre d’imager, localiser, interagir, attraper et soulever des micro et nano-objets de manière contrôlée et non destructive. A ce jour, des expériences en 1D ont été menées sur des surfaces de rigidités très différentes (membranes de PDMS ou substrats de silicium) afin de «sentir» haptiquement la variation d’élasticité. Ces expériences ont permis d’évaluer la pertinence de la conversion décalage en fréquence (mesurée par le diapason et liée au gradient de la force pointe-surface) en une force proportionnelle renvoyée à l’utilisateur au travers de l’interface haptique. Des expériences basiques de préhension en 3D de microsphères (saisie sur substrat dur puis dépôt sur substrat souple) ont permis de déterminer les stratégies de manipulation (sans détérioration de l’échantillon donc sans rentrer dans le régime plastique) en fonction de différents paramètres physiques et chimiques : taux d’humidité, nature hydrophile/hydrophobe du substrat, etc. Grâce à des expériences en 2D avec la chaîne de contrôle complète, le contour d’une microsphère a été défini (sans la déplacer), ce qui conduit à une localisation spatiale en force des objets à manipuler. D’autre part un repérage pointe-pointe dans l’espace a été effectué, amenant à une véritable utilisation en version pince du système à deux pointes indépendantes. Enfin, nous discuterons de la possibilité de combiner cette plateforme instrumentale interactive à un faisceau d’analyse (rayon X, laser, MEB, etc.…) pour étudier en temps réel l’évolution de leurs propriétés (physique, optique, etc..) sous une action mécanique contrôlée en intensité mais aussi en nature (force répulsive ou attractive).

Jeudi 24 Juin 2010
Flemming BESENBACHER
i-NANO Center, Aarhus (DK)
ANNULÉ

Jeudi 1 Juillet 2010
Pr. Jérôme Lacour
Department of Organic Chemistry, University of Geneva, Switzerland
Plus / Minus in Asymmetric Synthesis and Catalysis
The main research interest of the group is stereoselective (asymmetric) chemistry in a wide sense. Current research programs cover a variety of topics within the areas of enantioselective catalysis (C-C and C-O bond forming reactions), chemo- and stereoselective synthesis, asymmetric recognition, NMR enantiodifferentiation, and these encompass the use of a range of original ionic compounds from enantiopure hexacoordinated phosphate anions to chiral cyclopentadienyle-ruthenium, ammonium, iminium, and highly stable carbenium or pyridinium ions. In all these topics, a strong attention is given to the ionic situation at play. Recent studies on the reactivity of these chiral ionic molecules and on their ionic interplay will thus be selected and presented.

Jeudi 8 Juillet 2010
Dr. Sylvain Deville
Laboratoire de Recherche St-Gobain, Cavaillon, France
Congélation de suspensions colloïdales: fondamentaux et applications en science des matériaux
La congélation de suspensions colloïdales est un phénomène extrêmement commun, dans des domaines aussi diverses que la géophysique, la biologie ou l’ingéniérie alimentaire. En science des matériaux, les phénomènes d’autoassemblage dans le volume accompagnant la congélation peuvent être utilisés comme un procédé d’élaboration unique et polyvalent pour les matériaux poreux. La redistribution des colloïdes par les cristaux en croissance permet de bénéficier d’effets de texturation de la glace, définissant la porosité dans les matériaux résultants. Au cours de l’exposé seront abordées les applications de ce procédé en science des matériaux. Les efforts liés à la compréhension des mécanismes fondamentaux de la congélation des colloïdes seront décrits, avec un intérêt tout particulier sur les récents résultats de métastabilité et instabilité de l’interface solide/liquide en régime cellulaire (S. Deville et al., Nature Materials 2009), étudiés in situ par radiographie et tomographie X.

Jeudi 15 Juillet 2010
Dr. Charles GAUTHIER
Oxford University, Chemistry Research Laboratory
Synthèse de molécules glycosylées bioactives: saponines triterpéniques et oligosaccharides acétylés
La synthèse multi-étapes de molécules glycosylées à visée thérapeutique sera décrite. Premièrement, la synthèse de saponines anticancéreuses à squelette lupane sera discutée. Dans ce travail, une série de saponines glycosylées à la position C-3 ont été préparées à partir du bétulinol isolé des écorces de bouleau. Deux saponines naturelles contenant une section α-l-rhamnopyranosyl-(1->2)-α-l-arabinopyranose ont été obtenues dans d’excellents rendements selon une approche de glycosylation linéaire. Une librairie moléculaire de huit saponines bidesmosidiques de bétulinol et d’acide bétulinique ainsi que plusieurs chacotriosides de type lupane et germanicane ont été synthétisés par l’utilisation judicieuse de différentes procédures de glycosylation. L’étude des relations de structure-activité a révélé que les saponines porteuses de sections l-rhamnoses aux positions C-3 et/ou C-28 inhibent très fortement la croissance des cellules cancéreuses sans effets toxiques reliés à la lyse des globules rouges. De surcroît, l’acide 28-O-β-d-glucuronide bétulinique a été efficacement préparé pour utilisation en tant que prodrogue anticancéreuse selon les critères relatifs à la stratégie PMT. Deuxièmement, sera décrite la synthèse de décasaccharides acétylés mimes de l’antigène-O de la bactérie Shigella flexneri sérotype 2a. L’objectif de ce projet visait la préparation d’un vaccin glycoconjugué afin de prévenir les infections de dysenterie causées par S. flexneri 2a. Dans ce projet, une voie de synthèse a été développée pour accéder à trois structures mono- et di-O-acétylés à partir d’un intermédiaire décasaccharidique commun correctement fonctionnalisé. Ce dernier a été synthétisé en 58 étapes dans un rendement global de 10,4% pour la plus longue séquence linéaire (16 étapes). La synthèse était basée sur une stratégie impliquant trois synthons saccharidiques obtenus à partir du l-rhamnose, d-glucose et de la N-acétyl-d-glucosamine. Une fonction d’ancrage de type 2-aminoéthyle est présente à l’extrémité réductrice des décasaccharides afin de permettre un couplage avec une protéine porteuse.

Jeudi 22 Juillet 2010
Igor Beinik
Institute of Physics, University of Leoben, Austria
Electrical characterization of semiconductor nanostructures by scanning probe microscopy based techniques
The capability of simultaneous detection of forces and currents at the nanometer scale has led to a rapid development of a variety of scanning probe microscopy techniques over the last decades. Among these techniques are conductive atomic force microscopy (C-AFM), Kelvin probe force microscopy (KPFM) and piezoresponse force microscopy (PFM) which utilize a conductive probe during the measurement process. We demonstrate that these techniques can be applied in a conjunction to study electrical transport in semiconductor nanorods (NR), nanowires (NW) and nanodots (ND) as well as for the investigations of electrical properties of defects in epitaxially grown semiconductor thin films. The results on several material systems for optoelectronic and photovoltaic applications such as InAs/GaAs (NW, ND), ZnO (NR) and GaInP/Ge are presented.

Jeudi 16 Septembre 2010
Nicola Pinna
Université d'Aveira au Portugal
Non-aqueous sol-gel routes to metal oxide nanostructures
Nonaqueous sol-gel routes are elegant approaches for the synthesis of nanomaterials. Indeed, high quality pure inorganic nanocrystals, ordered hybrid organic-inorganic materials or thin films by atomic layer deposition (ALD) can be obtained[1-4]. In this communication, after an introduction to nonaqueous sol-gel routes to inorganic nanocrystals and ordered hybrid organic-inorganic materials synthesized in surfactant-free system, we will concentrate on the deposition of thin films and coatings by ALD. The similarities and differences of the chemical processes taking place in solution and in ALD will be discussed. [1] N. Pinna, M. Niederberger, Metal Oxide Nanoparticles in Organic Solvents: Synthesis, Formation, Assembly and Application, Springer, 2009, ISBN: 978-1-84882-670-0 [2] N. Pinna, M. Niederberger, Angew. Chem. Intl. Ed. 2008, 47, 5292 [3] N. Pinna, J. Mater. Chem. 2007, 17, 2769 [4] G. Clavel, E. Rauwel, M.-G. Willinger, Nicola Pinna, J. Mater. Chem. 2009, 19, 454

Jeudi 23 Septembre 2010
Prof. Dr. Nissim GARTI
Casali Institute of Applied Chemistry, The Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem, Israel
On-Demand Delivery Pharmaceuticals from Modified Microemulsions and Reverse Hexagonal Mesophases
We are involved in developing novel delivery carriers. We have prepared unique dilutable nonionic microemulsions termed nanosized self-assembled liquid dilutable vehicles (termed NSSL) into which we attached physically phospholipids that recognize the membrane. We loaded the NSSL with drugs (hydrophilic or lipophilic) and demonstrated enhanced drug transport across membranes. Another delivery vehicles are the cubic (bicontinuous and discontinuous) and reverse hexagonal mesophases that are physically modified and are very effective as `On-demand' transdermal delivery vehicles for peptides, drugs etc. The two types of structures will be discussed in terms of reactivity, delivery and transformations.

Jeudi 7 Octobre 2010
David Crich, Directeur ICSN
CNRS, Institut de Chimie des Substances Naturelles de Gif-Sur-Yvette (ICSN)
Une nouvelle chimie avec et autour des thioacides
Solution and polymer-supported methods for the facile generation of amino acid and peptidebased thioacids are described and the application of these thioacids in peptide, cyclic peptide, glycoconjugate, and glycopeptides synthesis will be described (1)

(1)
a) Crich, D.; Bowers, A. A. Org. Lett. 2007, 9, 5323-5325.
b) Crich, D.; Sasaki, K.; Rahaman, M. Y.; Bowers, A. A. J. Org. Chem. 2009, 74, 3886-3893.
c) Crich, D.; Sasaki, K. Org. Lett. 2009, 11, 3514-3517.
d) Crich, D.; Sasaki, K. Org. Lett. 2010, 12, in press.

Jeudi 21 Octobre 2010
Pr. Jean Martinez
Institut des Biomolécules Max Mousseron (IBMM), Faculté de Pharmacie, Université de Montpellier 1, France
REPORTÉ au 13 janvier 2011

Les ligands de la ghréline: du laboratoire à la clinique
Cette conférence relate l'histoire récente d'un composé analogue de la ghréline (neuropeptide du système gastro-intestinal) que nous avons synthétisé au laboratoire et qui est en phase clinique 3. Il sera sur le marché probablement en 2011. Cette exposé aborde aussi la conception et la synthèse de ligands non-peptidiques (scaffold hétérocyclique) qui ont donné lieu à des agonistes, antagonistes puissants et dont 2 composés qui sont en phase de développement clinique (visée pour le traitement de l'obésité).

Jeudi 4 Novembre 2010
Pr. Andreas Glaeser
Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley Berkeley, CA 94720-1760, USA
ANNULÉ

Rayleigh instabilities in crystalline solids: Evolution of finite-aspect-ratio pore channels in sapphire
pas de résumé

Mercredi 10 Novembre 2010
Takaaki Manaka, Associate Professor
Tokyo Institute of Technology, 2-12-1, O-okayama, Meguro-ku, Tokyo 152-8552, Japan
Microscopic CMS and SHG imaging for visualizing carrier behavior in organic thin-film transistors
Organic electronic devices such as thin-film transistors (TFTs) and light-emitting diodes (LEDs), as well as the development of high-performance materials, have attracted considerable research interest. Recent trend in the research on organic devices is focused on the fabrication of the practical ones based on easy and low-cost process. However, understanding of the operation mechanism in the OFET is still insufficient. The importance of fundamental research is being recognized to improve the performance of organic devices. Since current flowing in the materials is expressed as J=enE, evaluation of each parameters, i.e., carrier density (en), mobility () and electric field (E), is of great importance to discuss the device operation from a fundamental point of view. However, these contributions cannot be discriminated easily by the simple electrical measurements. On the basis of electric field induced optical second harmonic generation (EFISHG), we have developed a procedure for evaluating electric field distribution in the organic devices [1, 2] and a time-resolved measurement (TRM-SHG) for visualizing a carrier motion in organic thin film transistors [3]. Since carrier is the source of the electric field, carrier motion can be traced by following the time-evolution of the electric field distribution in the devices. Direct observation of carrier enables us to evaluate intrinsic carrier mobility in the devices. Thus, the TRM-SHG measurement is a powerful tool to evaluate the carrier dynamics in the OFET [4, 5]. Nevertheless, organic device operation is dominated by the injected carriers, because intrinsic carrier density in organic materials is low. Such injected carriers change the optical response of the materials. For instance, formation of the anionic or cationic state of molecule due to carrier injection reduces the original optical absorption of the neutral molecule. We, recently, also successfully developed a charge modulation spectroscopy (CMS) topography to observe the carrier density in the OFET as an image [6]. In the presentation, I would like to introduce and discuss details of the SHG and CMS measurement for evaluating electric-field and carrier distribution in the OFET. In particular, combination with the SHG and CMS measurement is shown to be useful to discuss the device characteristics, such as mobility distribution. [1] T. Manaka, E. Lim, R. Tamura, D. Yamada, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett., 89 (2006) 072113. [2] T. Manaka, M. Nakao, D. Yamada, E. Lim, and M. Iwamoto, Opt. Express, 15 (2007) 15964. [3] T. Manaka, E. Lim, R. Tamura, and M. Iwamoto, Nature Photonics, 1 (2007) 581. [4] T. Manaka, F. Liu, M. Weis, and M. Iwamoto, Phys. Rev. B, 78 (2008) 121302. [5] T. Manaka, F. Liu, M. Weis, and M. Iwamoto, J. Phys. Chem. C, 113 (2009) 10279. [6] T. Manaka, S. Kawashima, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett., 97 (2010) 113302.

Jeudi 18 Novembre 2010
Ali Passian
Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831 USA
Mechanical and Optical Probe-based Imaging and Sensing: A Bridge to the Nanoworld
In a series of theoretical and experimental work, we will discuss both optical and mechanical micro- and nano-structures that are of current interest in many nanoscale imaging and sensing applications. When the distance between two material domains is reduced, the two objects interact via a number of various forces. Such forces depend, among others, upon the local geometry of the two approaching points. This is the principle behind the Scanning Probe Microscope (SPM), where one of the objects (the probe) is a tiny sharp piece of a material that moves very closely to the second object. Microfabricated cantilever probes have proven to be an effective tool for investigating nanoscale phenomena. A cantilever is an integral part of the scanning probe microscopes, where it is used for measuring van der Waals, and many other forces between the atoms on the tip and the surface. The response of a microcantilever used in scanning probe imaging shows rich data indicative of properties of materials underneath the cantilever tip. For example, the dynamic response in the MHz regime can be used for obtaining subsurface images of materials. In addition, microcantilever sensors have been used as a highly sensitive sensor platform for high-throughput, multiplexed, label-free detection of chemicals, proteins, and nucleic acids. Molecular adsorption, when restricted to a single side of a deformable cantilever, results in measurable displacement. Mass-produced, microcantilever arrays offer a clear path to the development of miniature sensors with unprecedented sensitivity for chemical and biological applications. However, one area that is neglected so far is sample collection, which we will discuss. We will then continue by presenting some recent results on the use of mechanical probes in subsurface imaging. Specific examples include the visualizations of both buried nanoparticles in fabricated samples and of inhaled nanoparticles in cells. Finally, when discussing the optical probes, the conditions for obtaining resonant response from an isolated single probe as well as a multilayered probe-sample system are presented and the concept of plasmon coupling, interference, and photon tunneling are discussed.

Jeudi 25 Novembre 2010
Prof. Aiwen Lei
College of Chemistry and Molecular Sciences, Wuhan University, Wuhan, Hubei, China
Oxidative Coupling - Chemistry Between Two Nucleophiles
Our research focuses on development of novel and efficient bond formation methods catalyzed by transition metals. Currently, we are interested in the oxidative coupling, which avoided difficult oxidative addition and made bonds between two nucleophiles. As an important character of our research, understanding toward the reactions is the other focus. Recently, we revealed a second transmetallation reaction, which could occur in the Pd-catalyzed coupling reaction as a fundamental step. In addition, a kinetic study in our laboratory had quantitatively disclosed the rate of reductive elimination of Csp2-Ni-Csp2.

Jeudi 9 Décembre 2010
Anna Vladimirovna KRIVOSHEEVA
Centre of Nanoelectronics and Novel Materials Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, Minsk, Belarus
Ab-initio calculations of electronic, optical and magnetic properties of II-IV-V2 ternaries for spintronic and photovoltaic applications
Theoretically calculated electronic, optical and magnetic properties of AII-BIV-CV2 compounds are presented and their changes upon doping with magnetic impurities are investigated. Recommendations upon perspectives of application of such materials in spintronics and photovoltaics are given.

Jeudi 13 Janvier 2011
Pr. Jean Martinez
Institut des Biomolécules Max Mousseron (IBMM), Faculté de Pharmacie, Université de Montpellier 1, France
ANNULÉ

Les ligands de la ghréline: du laboratoire à la clinique
Cette conférence relate l'histoire récente d'un composé analogue de la ghréline (neuropeptide du système gastro-intestinal) que nous avons synthétisé au laboratoire et qui est en phase clinique 3. Il sera sur le marché probablement en 2011. Cette exposé aborde aussi la conception et la synthèse de ligands non-peptidiques (scaffold hétérocyclique) qui ont donné lieu à des agonistes, antagonistes puissants et dont 2 composés qui sont en phase de développement clinique (visée pour le traitement de l'obésité).

Lundi 17 Janvier 2011
Michel Lequime
Institut FRESNEL, UMR CNRS 6133 Université Paul Cézanne, Ecole Centrale Marseille, Université de Provence Domaine Universitaire de Saint‐Jérôme, Marseille
Les filtres optiques interférentiels à l’Institut FRESNEL. Développements récents et Perspectives
Les couches minces optiques permettent de réaliser des fonctions de filtrage de plus en plus complexes, grâce notamment au développement de programmes de synthèse particulièrement performants, à la mise en oeuvre de techniques de dépôt stables (et donc automatisables) rendant possible la réalisation d’empilements comprenant plus d’une centaine de couches élémentaires et à l’utilisation systématique d’un contrôle in situ de l’épaisseur optique de chacune de ces couches. Ce séminaire sera consacré à la présentation d’un ensemble de thématiques (contrôle optique large bande, filtres linéairement variables, transfert de filtres, filtres mosaïque, filtres photosensibles), que l’Institut FRESNEL a abordé au cours de ces dernières années en accord avec le contenu de cette démarche générale.

Jeudi 20 Janvier 2011
Laurene Tetard
Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, USA
New Modes for Subsurface Atomic Force Microscopy Through Nanomechanical Coupling
The discontinuity in the atomic fabric of materials that defines the transition into a new medium gives rise to intriguing properties. Examples include the electronic tunneling behavior in scanning tunneling microscope or gigantic enhancement in the Raman emission from molecules near the surfaces of noble metals. In modern microscopy, spatial and spectral resolutions are of great importance in tackling questions related to material properties. The emergence of the atomic force microscopy (AFM), which surpasses what can be achieved optically due to the inherent diffraction limit, has opened numerous opportunities for investigating surfaces. However, a contemporary challenge in nanoscience is the non-destructive characterization of materials. The ability to non-invasively explore subsurface domains for presence of inhomogeneities is of tremendous importance. In addition, techniques providing both physical and chemical information are needed to reach a comprehensive understanding of the composition and behavior of complex systems. In order to tackle the subsurface and spectral imaging, here we propose to make use of the nonlinear interaction forces between the atoms of an AFM probe tip and those of a given sample surface. Such forces are known to contain a short range repulsive component and a long range van der Waals attractive contribution. This interfacial force can give rise to a multiple-order nanomechanical coupling between the probe and the sample, offering tremendous potential for obtaining a host of material characteristics. By applying a multi-harmonic mechanical forcing to the probe and another multi-harmonic forcing to the sample, we obtain, via frequency mixing a series of new operational modes. By varying the nature of the excitations, using elastic or photonic coupling, it is possible to obtain physical and chemical signature of a heterogeneous medium with nanoscale resolution. The technique, termed mode synthesizing atomic force microscopy (MSAFM) is therefore described as a generalized multifrequency AFM. We highlight the versatility of MSAFM and its potential to contribute to important problems in material sciences, toxicology and energy research, by presenting three specific studies: 1- imaging buried nanofabricated structures; 2- investigating the presence and distribution of embedded nanoparticles in a cell; and 3- characterizing the complex structures of plant cells.

Jeudi 24 Février 2011
Rabah Boukherroub
Institut de Recherche Interdisciplinaire, CNRS-Univ. Lille 1 et 2
Functional Lab-On-Chip for Mass Spectrometry Analysis
Label-free detection schemes have become very popular for miniaturized sensing platforms as they offer a high possibility for the realization of more convenient bioassay systems, compared to conventional ones, which require labeling with enzymes, fluorescent dyes, etc. Surface plasmon resonance-based methods have shown their potential as label-free detection schemes as well as promising approaches for the fabrication of miniaturized optical sensors and devices. Conventionally, surface plasmon propagation on continuous thin metal films is exploited, where the surface selectivity arises from the enhancement of electrical fields at these metal surfaces through the formation of surface plasmon polaritons (SPPs). The other possibility for plasmonic sensing is based on the generation of non propagating localized surface plasmons on metal nanoparticles. This technique known as localized surface plasmon resonance (LSPR) takes advantage of the fascinating optical properties of metal nanoparticles. Currently the focus is on the search of highly sensitive as well as optically and chemically stable LSPR interfaces. In this presentation, I will first present different strategies for the formation of chemically and optically stable LSPR interfaces. Our recent results on the possibility for short and long range for chemical and biological sensing will be discussed. In the second part of my talk, I will describe a droplet-based functional Lab-on-Chip device for mass spectrometry analysis. I will discuss our results on the preparation of superhydrophobic nanostructured surfaces, consisting of chemically modified silicon nanowires (SiNWs) for the realisation of EWOD (electrowetting on dielectric) counter electrode and matrix-free laser desorption/ionization mass spectrometry analysis. The main advantages associated with such a substrate are: (i) flow resistance of droplets is dramatically reduced, (ii) simple realisation of hydrophilic and functionalized pads in the superhydrophobic surface allowing analytes trapping and enhancement of the liquid/surface interaction, (iii) subsequent analysis by matrix-free laser desorption/ionization MS-DIOS on these pads.

Jeudi 3 Mars 2011
Robert E. Prud'homme
Directeur du département de chimie, Université de Montréal, Montréal Québec, Canada
Les polyesters dans tous leurs états : morphologie, cristallisation et films minces
Le comportement des polymères dans les films ultraminces est très différent de celui observé en masse. Dans ce travail, la cristallisation et la morphologie des poly(D-lactide) (PDLA) et poly(L-lactide) (PLLA) a été étudiée in situ par microscopie AFM sur une large gamme de températures et d’épaisseurs. Par une technique de germination forcée, nous avons observé des lamelles sur la tranche qui présentent une courbure associée à la chiralité du polymère. Dans le cas du PLLA, la lamelle forme un « S », contrairement au PDLA où elle forme un « Z ». Ce même comportement est observé par TEM pour des échantillons cristallisés sous les mêmes conditions mais sans germination forcée. Une corrélation a été établie entre la chiralité des polylactides et leur comportement macroscopique. Qui plus est, le sens de la courbure de ces lamelles peut être relié au sens de rotation des lamelles dans les sphérolites annelés. Ces observations conduisent à un modèle où les cristaux « courbés » dans les films ultraminces peuvent être considérés comme des « demi-lamelles » qui conduisent, lorsque soudées ensemble, à la rotation d’une lamelle entière. Ces particularités se retrouvent également dans les mélanges PDLA/PLLA qui forment des stéréocomplexes. En effet, les monocristaux des mélanges PDLA/PLLA non-équimolaires présentent des courbures qui sont déterminées principalement par la chiralité dominante et, dans une moindre mesure, par l’épaisseur du film, la température de cristallisation et l’orientation des lamelles : dans le sens des aiguilles d’une montre si le PDLA est majoritaire et dans le sens inverse avec le PLLA majoritaire. Ces phénomènes sont reliés à la quantité relative de segments de PDLA et de PLLA au front de cristallisation, laquelle créée une tension de surface sur les chaînes repliées et qui peut être atténuée par une courbure de l’extrémité du cristal en croissance.

Jeudi 10 Mars 2011
Normand Mousseau
Département de physique, Université de Montréal
Au bout du pétrole. Tout ce que vous devez savoir sur la crise énergétique.
En 2008, l’Agence internationale de l’énergie publia une analyse représentant un virage à 180 degrés par rapport aux prévisions optimistes qu’elle proposait depuis quelque temps : nous avons presque atteint le pic du pétrole et les investissements nécessaires pour simplement maintenir le niveau de production seront considérables. Son dernier rapport, publié en 2010 se fait plus rassurant et prévoit que le prix du baril du pétrole demeurera autour de 100 US$ jusqu'en 2035. À quoi doit-on s'attendre ? Et quel rôle joueront les énergies non-conventionnelles? Dans cette conférence, je présenterai les divers éléments qui permettent de comprendre les enjeux énergétiques de l’heure, de la hausse des prix du pétrole aux pressions pour le développement des gaz de schiste. Auteur de « Au bout du pétrole. Tout ce que vous devez savoir sur la crise énergétique », Éditions MultiMondes, 2008 et « La révolution des gaz de schiste », Éditions MultiMondes, 2010.

Jeudi 24 Mars 2011
Dr. Angèle Ricolleau
Institut de Minéralogie et Physique des Milieux Condensés, 75015 Paris
Etude de la minéralogie du manteau inférieur terrestre par microscopie électronique et diffraction X
Cette étude expérimentale s’intéresse à l’évolution minéralogique du manteau terrestre et de la croûte océanique qui s’enfonce dans le manteau au niveau des zones de subduction. A cette fin, trois échantillons de composition différente représentative de la croûte océanique et du manteau ont été étudiés. Le premier est un basalte de ride médio océanique (MORB), le second a une composition représentative des sédiments subductés et le troisième est une peridotite, roche du manteau supérieur. Les échantillons ont été étudiés à haute pression et haute température, de 30 à 110 GPa (correspondant à 800 et 2500 km de profondeur) et jusqu’à 2600 K, grâce à la cellule à enclumes de diamant associée à un chauffage laser sur la ligne de diffraction de rayons X, ID27 à l’ESRF. Les échantillons récupérés ont été observés en microscopie électronique en transmission (MET), ce qui nous a permis d’obtenir la structure et la composition chimique des phases de haute pression. Les volumes molaires et les proportions de chaque phase sont obtenus par l’analyse des diagrammes de diffraction de rayons X enregistrés à haute pression et haute température. Avec les compositions obtenues par MET, nous pouvons alors calculer la densité de tout l’assemblage pour nos conditions de pression et de température. Les densités obtenues sont analysées pour obtenir les paramètres thermo-élastiques des assemblages. Les profils de densité des trois types d’échantillons sont alors extrapolés jusqu’à la frontière noyau-manteau selon différents profils de température et comparés aux profils de densité obtenus par la sismologie.

Mercredi 30 Mars 2011
Prof. Xing-Jie LIANG
Deputy Director of Key Laboratory of Biological Effects of Nanomaterials and Nanosafety at National Center for Nanoscience and Technology of China, Beijing, China
Developing Cancer Nanotechnology and Nanopharmaceuticals to Efficiently Treat Malignant Tumors
Chemotherapy is one of most effective cures to treat different of malignant tumors. Cisplatin is a chemotherapeutic compound commonly used in clinics, however, acquired resistance confines its application in chemotherapeutics. To overcome the acquired resistance to cisplatin, it is reasoned, based on our previous findings of certain nanoparticles-mediated cellular responses, that metallofullerene may reverse tumor resistance to cisplatin by reactivating the impaired endocytosis of cisplatin-resistant (CP-r) cells. Exposure of the CP-r tumor cells to cisplatin in the presence of metallofullerene not only decreased the number of surviving CP-r cancer cells, but also reduced the size of CP-r tumors in the xenograft mice as measured by both optical and magnetic resonance imaging (MRI). Labeling the CP-r cells with transferrin, an endocytotic marker, demonstrated that pretreatment of the CP-r cells with metallofullerene enhanced intracellular accumulation of cisplatin and formation of cisplatin-DNA adducts by restoring defective endocytotic function. It clearly demonstrated that metallofullerene nanoparticles enable a significant advance in overcoming tumor resistance to cisplatin. The technology might be extended to other challenges related to nanomaterials with unique physic-chemical characterizations employed in cancer treatments.

Jeudi 14 Avril 2011
Dr. Karsten Goede
University of Lipzig, Germany
Specific behaviour of peptides at interfaces to semiconductors
Peptide adhesion to semiconductors is a fundamental model system for organic–inorganic matter interaction. However, the impact of the molecular conformation on the adhesion and the kind of molecule–substrate binding have so far remained largely unclear. This comes despite it is known that mutating or randomising a peptide’s amino-acid content can result in a complete change of its adhesion behaviour [1]. Any biotechnological application of such hybrid systems demands precise knowledge of the organic–inorganic interface [1,2]. I will report on the sequence and substrate dependence of specific peptide conformational and binding behaviour at semiconductor surfaces, based on Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy of the main peptide amide vibrations [3], together with results from atomic-force microscopy (AFM) [1], circular dichroism (CD) spectroscopy and Monte-Carlo (MC) simulations [4] of the same peptide sequences. The extent of adhesion of a given peptide to different surfaces can vary by several orders of magnitude. Mutating in turn the peptide sequence not only results in drastic changes of the adhesion to the same surface [1]. Also the conformational behaviour of the molecules can thereby change. I will show the impact of the position of crucial amino acids within the sequence. Combined efforts in experiment and simulation have allowed us to successfully predict the behaviour of newly designed sequences [4]. Molecules approaching attractive surfaces seem to be exposed to a partial conformational change, which is induced by the proximity of the substrate [3].

[1] K. Goede, P. Busch, M. Grundmann, Binding Specificity of a Peptide on Semiconductor Surfaces, Nano Lett. 4 (11), 2115 (2004).
[2] K. Goede, M. Grundmann, K. Holland-Nell, A. G. Beck-Sickinger, Cluster Properties of Peptides on (100) Semiconductor Surfaces, Langmuir 22 (19), 8104 (2006).
[3] K. Goede, D. Stender, and M. Grundmann, Infrared spectroscopy of peptide and amino-acid thin films on semiconductors, submitted (2011).
[4] Michael Bachmann, Karsten Goede, Annette G. Beck-Sickinger, Marius Grundmann, Anders Irbäck, and Wolfhard Janke, Microscopic Mechanism of Specific Peptide Adhesion to Semiconductor Substrates, Angew. Chem. Int. Ed. 49 (49), 9530 (2010).

Jeudi 5 Mai 2011
Dr. Harald Hoppe
Institut für Physik, TU Ilmenau, Weimarer Str. 32, 98693 Ilmenau, Germany
Polymer Solar Cells: Structure-Property-Relations
An overview on some structure-property-relationships present within polymer based organic solar cells is presented. As most decisive parameter the chemical structure of the photoactive components is identified. Examples for intramolecular, intermolecular and supramolcular influenced solar cell properties are discussed.

Jeudi 19 Mai 2011
Dr. Johann Coraux
Institut Néel, Grenoble
Croissance de graphène sur métaux et dépôts métalliques sur graphène
De nombreux métaux de transition peuvent servir de support et de catalyseurs pour la croissance de graphène épitaxié. Ces dernières années des voies de synthèse historiquement parallèles sont sur le point de se rejoindre : d'un côté, la préparation dans des conditions ultra-propres, c'est à dire sous ultra-vide et sur des surfaces de monocristaux métalliques, et de l'autre la croissance à pressions plus proches de la pression atmosphérique et sur de films minces métalliques. Dans les deux cas des couches de graphène de très haute qualité peuvent être obtenues. La première approche vise l'obtention de systèmes modèles particulièrement adaptés à des études fines par techniques de surface. La seconde stratégie est elle motivée par la perspectives d'une production de masse du graphène. Mon exposé sera consacré à un système particulier, graphène/Ir(111), que nous avons revisité depuis 2007 [1-5]. Je montrerai que ce système permet d'accéder aux processus élémentaires de la croissance de graphène sur un métal, et de les contrôler pour obtenir des couches de graphène de haute qualité. Je présenterai ensuite nos études récentes du dépôt de métaux sur graphène/Ir(111), qui nous ont permis de préparer des réseaux ordonnés de nanoparticules métalliques [6] ou de nous intéresser aux phénomènes d'intercalation/ségrégation entre une couche métallique et le graphène [7]. References
[1] J. Coraux et al. Nano Lett. 8, 565 (2008).
[2] J. Coraux et al., New J. Phys., 11, 023006 (2009).
[3] R. van Gastel et al., Appl. Phys. Lett. 95, 121901 (2009).
[4] H. Hattab et al., Appl. Phys. Lett. 98, 141903 (2011).
[5] C. Vo-Van, et al., Appl. Phys. Lett., sous presse.
[6] A. T. N'Diaye et al., New J. Phys. 11, 103045 (2009).
[7] J. Coraux, A. T. N'Diaye, N. Rougemaille, non publié.

Vendredi 27 Mai 2011
Pr. Gervais Bérubé
Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), Québec
Attraction fatale avec les hormones sexuelles - Ciblage thérapeutique des cancers féminins
La chimiothérapie est un traitement efficace contre divers types de cancer. Cependant, les effets secondaires importants limitent le plein potentiel de ce type de traitement. Le ciblage thérapeutique d’agents anticancéreux permet d’éviter les effets secondaires et est un sujet d’intense recherche. Plusieurs stratégies peuvent être utilisées pour cibler les cellules cancéreuses. Par exemple, l’utilisation d’un transporteur capable de reconnaître un récepteur spécifique dans une cellule est une tactique de choix étudiée par plusieurs groupes de recherche. Nous avons développé plusieurs composés hybrides estradiol-platine(II) (E2-Pt(II)) suivant ces cinq principes de base; a) potentiel pour lier le récepteur des estrogènes; b) potentiel pour une activité sélective sur les cancers féminins hormono-dépendants; c) facilité de synthèse; d) potentiel de production industrielle à grande échelle et, e) potentiel pour la propriété intellectuelle. Le développement dans nos laboratoires d’hybrides E2-Pt(II) sera initialement discuté. Par la suite, l’hybride le plus prometteur, VP-128, est sélectionné pour évaluer son activité biologique contre les cancers du sein (MCF-7, ZR-75-1, MDA-MB-468, MDA-MB-231 et HS578-T) et des ovaires (OVCAR-3, SKOV-3, A2780 et A2780-cp) in vitro (test MTT) et in vivo (modèle de xénogreffes sur souris) en utilisant des cellules REα positives ou négatives. Les résultats obtenus montrent clairement que VP-128 possède une activité anticancéreuse accrue par rapport au composé de référence; le cisplatine, et qu’il peut cibler spécifiquement des tumeurs hormono-dépendantes dans un modèle in vivo. Ainsi, VP-128 pourrait éventuellement mener à des traitements nouveaux et/ou complémentaires contre les cancers féminins.

Mercredi 8 Juin 2011
Pr. René Roy
Département de chimie, Université du Québec à Montréal (UQAM)
Interactions Lectine-sucre multivalentes pour interventions biologiques
Molecular interactions between carbohydrates and their corresponding proteinaceous receptors represent integral recognition elements in a wide variety of complex biological processes. These usually weak binding interactions are however responsible for the activation of several cascades of signalization mechanisms leading to pathophysiological conditions. Amongst these, cancer cell metastasis, inflammation and, in several cases, microbial and viral infections constitute representative examples. Indeed, numerous pathogens possess protein receptors or appendages having carbohydrate-binding specificities. For instance, the adhesion of uropathogenic Escherichia coli to the surface of the glycoprotein uroplakin Ia on urothelial cells is responsible for the initial stage of urinary tract infections often leading to cystitis and pyelonephritis, particularly in the context of bacterial drug resistance. The lectin Fim-H at the tip of fimbriated E. coli, is a protein recognizing and binding to the α-D-mannopyranoside residues at the surface of the multiantennary glycan segments of uroplakin Ia. Among a small chemical library of mannopyranoside analogs, we identified glycomimetics having potent affinities against Fim-H with Kd’s in the low nanomolar range. Then, using a compromise between affinity and efficient chemical ligation processes, we initially chose tris(2-ethylamino)amine as a scaffold for the construction of a new family of mannosylated glycodendrimers together with L-lysine as repetitive elements. Additionally, hyperbranched L-lysine dendrons with controlled dispersity were similarly constructed using solid-phase peptide synthesis using α- and ε-azido-L-lysine derivatives bearing varied chain length in the α-position to permit equidistant access to the surface mannopyranoside residues. The later were readily attached by click chemistry on the solid-phase, hence permitting a easy purification methodology. The relative potencies of this novel family of mannosylated glycodendrimers were assessed by inhibition of hemagglutination of human red blood cells by E. coli K12. Some compounds were shown to be more than five hundred times more potent than the corresponding monosaccharide. When expressed on a per saccharide residue, the best glycodendrimers showed thirty fold improvements. We also demonstrated the ability of these mannosylated dendrimers to inhibit the binding of the phytohemagglutinin Con A to human glioblastoma U87 cells (most aggressive type of primary brain tumor). 1.Touaibia, M. et al. Chem. Commun., 2007, 380-382.
2.Touaibia, M. et al. ChemMedChem, 2007, 2, 1190-1201.
3.Touaibia, M. and Roy, R. Mini-Reviews Med. Chem., 2007, 7, 1270-1283.

Jeudi 9 Juin 2011
Serge Huant
Institut Néel, CNRS & Université Joseph Fourier, Grenoble
Plasmonique quantique "déterministe" avec un nanodiamant fluorescent
Nous avons récemment mis au point une sonde active à photons uniques pour la microscopie optique en champ proche « à balayage » (NSOM). En attachant de façon contrôlée un nanodiamant (20 nm environ) contenant un centre coloré NV (Nitrogen-Vacancy) unique au bout d’une pointe optique, nous réalisons une sonde active « à un photon » bénéficiant de l’extrême photostabilité du centre NV et fonctionnant à température ambiante [1]. Dans cet exposé, je rappellerai d’abord brièvement les modes de production des nanodiamants, leurs propriétés physiques et quelques unes de leurs applications décrites dans la littérature récente. Puis je présenterai en détails l’application de nos nano-sources de lumière à base d’un nanodiamant unique à des expériences de plasmonique. Je montrerai qu’en utilisant la seule fluorescence de ce nanodiamant dans le régime du champ proche optique, il est possible d’exciter des plasmons de surface dans des films d’or homogènes ou nanostructurés, ceci avec une résolution spatiale limitée par la « précision de pointé » de la sonde, soit la dizaine de nanomètres [2]. La nanosource de lumière étant de nature quantique (source à un ou deux photons selon le nombre de centres NV hébergés par le nanodiamant), nos expériences constituent un premier pas dans un monde nouveau, celui de la « plasmonique quantique déterministe», ce dernier vocable faisant allusion au contrôle spatial rigoureux exercé sur l’injection des plasmons. J’anticiperai quelques applications dans ce domaine, notamment sur les possibilités d’étendre à la plasmonique quelques expériences fondatrices de l’optique quantique. (*) Recherche réalisée au sein de l’équipe « Champ Proche » de l’Institut Néel avec Oriane Mollet, Aurélien Cuche et Aurélien Drezet, en collaboration avec François Treussart et Jean-François Roch (ENS Cachan) et Thierry Gacoin et son équipe (Ecole Polytechnique).
[1] A. Cuche, A. Drezet, Y. Sonnefraud, O. Faklaris, F. Treussart, J.-F. Roch, S. Huant, Opt. Express 17, 19969 (2009).
[2] A. Cuche, O. Mollet, A. Drezet, S. Huant, Nano Lett.10, 4566 (2010).

Jeudi 16 Juin 2011
Dr. David Loffreda
Laboratoire de Chimie, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Institut de Chimie de Lyon, Université de Lyon et CNRS, Lyon, France
A Descriptive Approach of Organic-Metal Interfaces from First-Principles Simulations
Understanding the nature of the adhesion of an organic liquid on metal surfaces is of paramount importance for elucidating the stability and the chemical reactivity at these complex interfaces. However, to date, the morphology, the layering and the chemical properties at such interfaces are still completely unknown. Using semi-empirical dispersion corrected density functional theory calculations and ab initio molecular dynamics simulations, we show that the interface molecules of a thin film of carbon tetrachloride confined to platinum remain mostly intact, while an equivalent number of molecules are adsorbed or physisorbed in the case of ethanol on platinum. The adsorption strength of the molecules is strongly increased in the condensed phase compared to gas phase and the dissociation of CCl4 is eased by the presence of the surrounding solvent. This explicit approach gives a promising impetus for the atomistic understanding of the stability and the chemical reactivity at organic liquid-metal interfaces.

Jeudi 23 Juin 2011
Dr. Philippe Parent
Laboratoire de Chimie Physique Matière et Rayonnement, LCPMR, Paris
Physico-chimie des glaces environnementales et spatiales
La glace joue un rôle très important dans la composition du milieu interstellaire, des planètes et de l’atmosphère terrestre. Condensée sur les particules de poussières présentes dans ces environnements, la glace offre un support froid sur lequel les atomes et les molécules peuvent s’adsorber et réagir entre eux. Selon les conditions du milieu, les espèces ainsi formées peuvent désorber ou bien rester condensées. Recouvertes par les couches de glaces successives, elles subiront alors le flux des radiations interstellaires ou solaires, à la fois protégées dans leur matrice et exposées aux radicaux réactifs produits par la photolyse de la glace. Ces glaces environnementales présentent de nombreux intérêts pour les physico-chimistes: nucléation et croissance sur les surfaces solides, mécanismes hétérogènes, réactions photochimiques, photodésorption stimulée…Autant de processus accessibles aux méthodes de sciences des surfaces, dont les résultats viennent appuyer l’interprétation des observations de terrain. Je montrerai quelques exemples de nos travaux ayant trait à l’astrophysique et à la chimie de l’atmosphère terrestre, réalisés en utilisant la spectroscopie d’absorption des rayons X (NEXAFS) en rayonnement synchrotron [1] et des techniques de laboratoire comme la photoémission ou l’infrarouge de surface [2].

[1] (a) C. Laffon, J. Lasne, F. Bournel, K. Schulte, S. Lacombe and Ph. Parent, Phys. Chem. Chem. Phys. (2010),12,10865; (b) C. Laffon, F. Bournel, S. Lacombe, Ph. Parent, J. Chem. Phys. (2006) 125, 204714; (c) S. Lacombe, F. Bournel, C. Laffon, Ph. Parent, Angw. Chem. Int. Ed. (2006), 45, 415.
[2] (a) Ph. Parent, J. Lasne, G. Marcotte, C. Laffon, Phys. Chem. Chem. Phys. (2011) 13, 7142; (b) C. Pirim, L. Krim, C. Laffon, Ph. Parent, F. Pauzat, J. Pilmé and Y. Ellinger, J. Phys. Chem. A (2010),114, 3320; (c) L. Krim, J. Lasne, C. Laffon, Ph. Parent.J. Phys. Chem. A (2009), 113, 8979.

Jeudi 7 Juillet 2011
Xavier Blase
Institut Néel, département MCMF, CNRS/UJF, Grenoble, France
Energies de quasiparticules et couplage électron-­phonon dans les systèmes organiques : théories de perturbation à N-­corps (GW)
Les performances des cellules photovoltaïques organiques ou cellules hybrides organique/inorganique sont contrôlées en particulier par les décalage de bande entre une partie accepteur (fullerènes par exemple) et une partie donneur (polymères type P3HT, porphyrines, etc.). L’interface donneur/accepteur contrôle en effet la dissociation en charges libres des excitons photogénérés. Du point de vue théorique, la faculté de calculer ab initio les propriétés électroniques et optiques (excitoniques) de ces systèmes est donc un enjeu important. A cet effet, nous avons développé une approche issue des théories de perturbation à N-corps (approche dite GW) adaptée aux systèmes moléculaires grâce à l’exploitation de bases auxiliaires gaussiennes et permettant de traiter des systèmes relativement large (une centaine d’atomes) en une journée sur un PC standard. Conçu initialement comme une extension vers les états excités du code DFT SIESTA, dont il utilise les états propres Kohn-Sham comme états «d’ordre zéro», ce code a été baptisé FIESTA [1]. Les performances de l’approche GW en ce qui concerne les systèmes moléculaires ont été testées sur plusieurs molécules d’intérêts pour les cellules photovoltaïque organiques (fullerènes, porphyrines, phtalocyanines, etc.) Comme seconde famille de molécules organiques références, le cas des bases nucléiques (adénine, guanine, cytosine, thymine, uracile) a été traité. [2] Bien que l’approche « standard » G0W0(LDA), c’est-à-dire un calcul non-auto-cohérent partant des états de Kohn-Sham LDA améliore considérablement les propriétés spectroscopiques (énergie d’ionisation, gap HOMO-LUMO, etc.), de bien meilleurs résultats sont obtenus soit en faisant une auto-cohérence simple sur les énergies de quasiparticules, soit en partant d’énergie à un corps de « type Hartree-Fock ». En ce qui concerne la bande interdite, le passage de G0W0(LDA) à G0W0(HFdiag) réduit l’erreur moyenne de 0.76 eV (13% d’erreur) à 0.10 eV (2% d’erreur). Nous nous sommes finalement intéressés au couplage électron-phonon dans les systèmes moléculaires, une interaction d’importance pour l’influence du couplage polaronique sur les propriétés de transport dans les organiques, ou encore, la supraconductivité des fullerènes. Nous montrons dans le cas du fullerène C60 dopé n que ces éléments de matrice de couplage sont bien trop faibles en DFT-LDA, et en nettement meilleur accord avec l’expérience en GW. En particulier, le potentiel de couplage total Vep = λ/N(EF) est de l’ordre de 50% trop faible en DFT-LDA, alors que l’approche GW réduit l’erreur à 4% environ. [3] REFERENCES : 1. "First-principles GW calculations for fullerenes, porphyrins, phtalocyanine, and other molecules of interest for organic photovoltaic applications", X. Blase, C. Attaccalite, V. Olevano, Phys. Rev. B 83, 115103 (2011). 2. "First-principles GW calculations for DNA and RNA nucleobases", C. Faber, C. Attaccalite, V. Olevano, E. Runge, X. Blase, Phys. Rev. B 83, 115123 (2011). 3. "Electron-phonon coupling in the C60 fullerene within the many-body GW approach", C. Faber, J. L. Janssen, M. Côté, E. Runge, X. Blase, submitted (2011).

Jeudi 15 Septembre 2011
Pr. Norbert KRUSE
Chemical Physics of Materials, Département de chimie, Université Libre de Bruxelles, Bruxelles, Belgique
Catalysis life on the nanoscale
Imaging catalytic reactions with nanoscale resolution has become possible using video-field emission techniques. The advantage of this approach over local probe techniques like Scanning Tunneling Microscopy is two-fold: first, a single nanosized metal grain can be imaged with atomic resolution all at once rather than by scanning atom-by-atom and, second, the chemical composition can be probed in selected areas of this nanoparticle while imaging.
After an introduction of the methodology and its involvement in current efforts to synthesize nanoparticles with size and shape control, several examples of reaction imaging will be provided. We start by demonstrating that spherical Rh nanoparticles, while reacting with oxygen, undergo 3D morphological restructuring to produce cuboctahedral shapes. A similar shape transformation, observed for Ni in the presence of adsorbing ethylene, is considered essential for carbon nanotube formation[1].
Video-field emission enables the demonstration of the very regular oscillatory behaviour in the NO2 reduction with hydrogen on a Pt nanosized crystal. Strong coupling effects enable nanosized facets of identical symmetry to react in phase[2]. Finally, the catalytic water production from H2 and O2 on a 9 nm Rh grain will be inspected in more detail using field ion microscopy along with local chemical probing. Spatio-temporal image patterns are observed on a truly atomic scale in this case and can be correlated to variations of the catalytic activity. Oscillatory behaviour is produced for certain conditions of temperatures and partial pressures. To explain the occurrence of this strongly non-linear behaviour a feedback mechanism has been developed which is based on both experimental evidence and theoretical modeling. Accordingly, surface oxygen is subject to a reversible subsurface diffusion and RhO2 precipitation.[3] Investigating the same grain by transmission electron microscopy confirms the conclusion of RhO2 surface oxide phase formation.

[1] M. Moors, H. Amara, T. V. de Bocarme, C. Bichara, F. Ducastelle, J. C. Charlier, N. Kruse, Acs Nano. 2009, 3, 511-516.
[2] J. S. McEwen, P. Gaspard, Y. De Decker, C. Barroo, T. V. de Bocarme, N. Kruse, Langmuir. 2010, 26, 16381-16391.
[3] J. S. McEwen, P. Gaspard, T. V. de Bocarme, N. Kruse Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009, 106, 3006-3010. Research Highlights, Nature Nanotechnology, 4 (2009) 208

Jeudi 22 Septembre 2011
Pr. Samir Z. ZARD (DR CNRS)
Laboratoire de Synthèse Organique, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau
Une Quête de Nouvelles Réactions pour la Synthèse Organique
Notre laboratoire s'intéresse surtout à la recherche et au développement de nouvelles réactions potentiellement utiles en synthèse organique. Dans ce type d'activité, la conception est fréquemment aidée par le hasard, et les événements inattendus apportent souvent une perspective nouvelle sur le problème en question et ouvrent des portes cachées initialement. Nous avons, de cette manière, découvert un certain nombre de réactions originales, radicalaires et non radicalaires, présentant une certaine généralité

Jeudi 29 Septembre 2011
E. Jedryka
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa, POLAND
NMR as a Characterization Tool of Nanomagnetic Materials
Any progress in understanding the magnetic nanostructures critically depends on correlating the technological conditions with the local structural, chemical and magnetic properties. One of the main challenges is thus to develop the advanced characterization techniques providing information with the atomic resolution. A non-standard application of Nuclear Magnetic Resonance (NMR), where this experiment is used to probe the local hyperfine field proves to be a very useful tool for investigations of ferromagnetic nanostructures. The resonance frequency depends sensitively on the atomic environment in the nearest neighbor shell. The NMR spectrum reflects the distribution of all nearest neighbor configurations in the samples, each configuration giving rise to a characteristic line in the spectrum, and thus provides a structural information on a very local scale. Moreover, the NMR frequency can discriminate between the single domain and multidomain particles, a feature that can be particularly interesting in case of nanoscopic objects. The yields of NMR in structural characterization of nanoobjects will be illustrated with the results on Co-based multilayers and nanoparticles. Another interesting field of exploring the NMR data is to probe the electronic properties of spintronic materials – this will be demonstrated by results obtained in Heusler alloys and manganite thin films. In addition, a unique kind of information provided by the NMR experiment stems from the fact that oscillations of nuclear magnetization are mediated by the electronic moment response to the external excitation field. This offers a possibility to measure the magnetic stiffness of the local electronic moment, which is specific to a given region within a sample. This will be evidenced by chosen set of NMR studies on different nanomagnetic systems.

Jeudi 6 Octobre 2011
Michal Otyepka
Université Palacky d'Olomouc, République Tchèque
Interaction of Graphene with Ag, Au and Pd Atoms
We studied the adsorption of Ag, Au, and Pd atoms on benzene, coronene and graphene using post Hartee-Fock wave-function theory (CCSD(T), MP2) and density functional theory (M06-2X, DFT-D3, PBE, PBE+vdW) methods. The binding energies calculated by CCSD(T) method for benzene...M (M=Pd, Au, Ag) complexes are 19.7, 4.2, and 2.3 kcal/mol, respectively. The nature of binding of the three metals is different. Silver binds predominantly through dispersion interactions, the binding of palladium has a covalent character, and the binding of gold involves a subtle combination of charge transfer and dispersion interactions, as well as relativistic effects. These effects can be reproduced in plane-wave density functional theory calculations by including a fraction of the exact exchange and a nonempirical van der Waals correction (EE+vdW). The calculated EE+vdW energies agree well with the benchmark CCSD(T) energies for benzene...M complexes. The EE+vdW binding energies for the graphene...M (M=Pd, Au, Ag) complexes are 17.4, 5.6 and 4.3 kcal/mol, respectively.

Jeudi 20 Octobre 2011
Yukio Saito
Faculty of science and technology, Keio university, Japan
ANNULÉ

Wetting of Solid Islands on Nano-Patterns
In a heteroepitaxial crystal growth, the lattice orientation of an adsorbate overlayer is expected to be influenced by that of a substrate single crystal, but the effect of misfit stress should be avoided. For that purpose, there are several experiments of epitaxial growth on nano-patterned substrates. It is well known that the wetting properties of liquid droplets are strongly affected by nano-patterns. We show by kinetic Monte Carlo simulations the similarity and the difference of wetting properties of solid islands on patterned substrates.

There are two main differences between solid islands and liquid droplets; as an equilibrium property the solid is anisotropic with facets at low temperatures, and as a kinetic property the solid relaxes mainly by surface diffusion. In spite of these two difference aspects, solid islands on nano-patterns show similar morphological transitions to liquid droplets. With a weak wettability on nano-grooves[1], one observes supersolidphobicity as a Cassie-Baxter (CB) state. On increasing the wettability, solid islands change to the Wentzel (W) state, and to the capillary filling state[1]. On arrays of nano-pillars, the collapse transition from CB to W state is observed as the crystal volume decreases[2]. With a large wettability, adsorbate permeates between pillars[3]. We found two modes for the imbibition. We shall also discuss on the crystal growth process by deposition on a patterned substrate[4].

References
[1] O. Pierre-Louis and Y. Saito: Europhys. Lett. 86 (2009) 46006
[2] K. Takano, Y. Saito, O. Pierre-Louis: Phys. Rev. B 82 (2010) 075410.
[3] P. Gaillard, Y. Saito, O. Pierre-Louis: Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 195501.
[4] Y. Saito, S. Omura: preprint.

Jeudi 17 Novembre 2011
Calum Dikinson
University of Limerick - Ireland
Electron microscopy studies of group IV and II-VI semi-conductors: from defects to morphology
With photovoltaics now being on the nanoscale, electron microscopy is an invaluable technique for their study. From analysing defects, growth directions and crystallographic changes, a greater understanding of these materials can be achieved. In the presented work, defects in Type IV nanowires are discussed. From lateral and longitudinal stacking faults of straight wires to irregular faults for tortuous wires. The various types of NWs are probed by in depth TEM analysis in order to fully understand the importance of NW defects and growth directions in determining the morphology of the NW product. Additionally the relationship between the seeds and the wire growth directions is also discussed. In the second part, Cadmium sulphide angular platelets were synthesised using a straight forward hydrothermal synthesis. By using both SEM and TEM, the effect of varying conditions could be seen. The features of the CdS platelets and crystallographic nature of the material will be discussed. CBED is shown how to determine the polarity of the nanosheets. And in the final part, hexagonal arrays for solar cell devices with rotational moiré patterns that are quasicrystal-like are interpreted. The Moiré patterns of a TEM image and a DF-STEM image are compared.

Jeudi 24 Novembre 2011
Guy Le Lay
Aix-Marseille University, CNRS-CINaM, Marseille-Luminy, France
Beyond Graphene : from Epitaxial Silicene Sheets to the Quest for Majorana Fermions
We have just synthesized in Marseille silicene sheets [1], i.e., the silicon equivalent of graphene [2], upon in-situ epitaxial growth on silver (111) surfaces. The honeycomb atomic structure with a Si-Si distance of 0.23 nm is revealed in Scanning Tunneling Microscopy, while the long-range epitaxial order is confirmed by sharp Low Energy Electron Diffraction patterns. Conical band dispersions at the corners of the silicene Brillouin zone (K and K’ points), evidenced in High-Resolution Synchrotron Radiation Angle-Resolved PhotoElectron Spectroscopy measurements, point to Dirac fermions, i.e., massless relativistic carriers, with a Fermi velocity of 1.3106 ms-1, as theoretically predicted [3], quite the same as graphene, and four times higher than previously obtained on a one-dimensional grating of silicene nano-ribbons [4]. Density Functional Theory calculations in the General Gradient Approximation -including the Ag(111) substrate- confirm the stability of the epitaxial arrangement [5]. The demonstration that silicon can form sheets of silicene, a two dimensional honeycomb low buckled structure, which does not exist in Nature, is tantalizing for new Physics. Typically, silicene is predicted to have non-trivial topological properties [6]. Hence, silicene could offer the possibility, if interfaced with a s-wave superconductor, for advances in the long quest for Majorana fermions [7]. Furthermore, silicon being the workhorse of electronics industry, this synthesis could have a major impact for novel devices because of the compatibility with existing Si technologies. Finally, the epitaxial growth of silicene opens up the route to the synthesis of germanene the equivalent of graphene for germanium, also with nontrivial band topology and a gap induced by effective spin orbit coupling for the π orbitals at the K point in low-buckled geometry corresponding nearly to room temperature [6-8]. [1] P. Vogt , P. De Padova, C. Quaresima, J. Avila, E. Frantzeskakis, M.C. Asensio, B. Ealet and G. Le Lay, submitted.
[2] G. G. Guzman-Verri and L.C. Lew Yan Voon, Phys. Rev. B 76, 75132 (2007). [3] M. Houssa, G. Pourtois, M. Heyns, V.V. Afanas'ev, and A. Stesmans. J. Electrochem. Soc. 158, H107 (2011).
[4] P. De Padova, C. Quaresima, P. M. Sheverdyaeva, P. Moras, C. Carbone, D. Topwal, B. Olivieri, A. Kara, H. Oughaddou, B. Aufray, and G. Le Lay, Appl. Phys. Lett., 96, 261905 (2010).
[5] B. Ealet and G. Le Lay, in preparation.
[6] Cheng-Cheng Liu, Wanxiang Feng, and Yugui Yao, Phys. Rev. Lett. 107, 076802 (2011).
[7] Xiao-Liang Qi and Shou-Cheng Zhang, Rev. Mod. Phys. 83, 1057 (2011).
[8] A. Resta and G. Le Lay, work in progress in the context of the the Future and Emerging Technologies (FET) programme within the Seventh Framework Programme for Research of the European Commission, under the FET-Open grant number 270749 for the project “2D-NANOLATTICES"

Jeudi 8 Décembre 2011
Kristina Pitzschel
Institut für Angewandte Physik, Université de Hambourg, Allemagne
Characterization of Magnetic Nanotubes With Modulated Diameter
We utilize porous alumina membranes as templates in which mild and hard anodizations are combined to yield modulations in the pore diameter [W. Lee et al., Nature Nanotech., 3 (2008) 234 - 239]. Filling the pores by atomic layer deposition allows for the preparation of Fe3O4 tubes with the same silhouettes [J. Bachmann et al., J. Am. Chem. Soc., 129 (2007) 9554 - 9555]. These structures are ferrimagnetic and thereby they are of interest for the magnetic characterization. Their magnetic properties strongly depend on the presence of diameter modulations both on the ensemble scale and at the single-object level. Theoretical modeling emphasizes the major inuence of the magnetostatic interactions between neighboring tubes [K. Pitzschel et al., ACS Nano, 3 (2009) 3463 - 3468]. Our preparation procedure can be generalized to other systems and materials e.g. Nickel nanotubes.

Vendredi 20 Janvier 2012
Prof. Paul Knochel
Department of Chemistry and Biochemistry Ludwig-Maximilians-Universität Butenandtstr. 5-13, Building F D-81377 München, GERMANY
Preparation of Polyfunctionalized Organometallics and Stereoselective Cross-Couplings
New general methods for the preparation of functionalized organometallics will be described. The first preparations involve a direct metal insertion, whereas the second method involves a directed metalation. A range of new TMP-bases of Mg, Zn, Mn, Fe, La and Al have been prepared for the regioselective metalation of various aromatic and heterocyclic compounds providing polyfunctional organometallics. These highly functionalized organometallics react with a range of electrophiles and undergo especially mild cross-couplings. New BF3-promoted metalations allow a new access to polyfunctional pyridines. Applications to the synthesis of bioactive molecules and material precursors via new cross-coupling reactions will also be shown.

Jeudi 2 Février 2012
Pr. George Malliaras
Department of Bioelectronics, CMP, France
Organic Electronic at the Interface with Life Sciences
The emergence of organic electronics has brought to the forefront materials and devices that are ideally suited to interface electronics with biology: The “soft” nature of organics offers better mechanical compatibility with tissue than traditional electronic materials, while their natural compatibility with mechanically flexible substrates suits the curvilinear form of organs. More importantly, the ability of these materials to conduct both electronic and ionic charges opens up a new communication channel with biology. Examples will be presented of the application of organic electronics in neuroscience, tissue engineering, and medical diagnostics, while the implications for the design of materials and devices will be highlighted.

Jeudi 9 Février 2012
Dr. Serge Mignani
Formerly Head of Medicinal Chemistry Department and Scientific Director of Sanofi Aventis
New Approaches in Medicinal Chemistry to Find and Optimize Biologically Active Compounds
Après une présentation rapide de la situation économique de l'industrie pharmaceutique permettant de situer les différents défis à venir, la présentation se tournera vers les diverses approches que l'industrie pharmaceutique utilise actuellement pour trouver rapidement de 'bons' médicaments. Une série d'exemples sera présentée.

Jeudi 16 Février 2012
Prof. Dr. Helmut Cölfen
University of Konstanz Physical Chemistry Universitätsstraße 10, Box 714 D-78457 Konstanz
Mechanisms of Mesocrystal Formation
Mesocrystals are 3D ordered nanoparticle superstructures, often with internal porosity, which receive much recent research interest. While more and more mesocrystal systems are found in biomineralization or synthesized, their potential as material still needs to be explored. It needs to be revealed, which new chemical and physical properties arise from the mesocrystal structure, or how they change by the ordered aggregation of nanoparticles to fully exploit the promising potential of mesocrystals. Also, the mechanisms for mesocrystal synthesis need to be explored to adapt it to a wide class of materials. The last three years have seen remarkable progress, which will be summarized here. Also potential future directions of this reaserch field will be discussed. I will show the importance of mesocrystals for the field of materials research, the application of mesocrystals in advanced materials synthesis and property improvement of existing materials.

Jeudi 23 Février 2012
Geoffroy Prévot
Institut des Nanosciences de Paris, Université Paris 6/CNRS, UMR 7588, PARIS
Cinétique et thermodynamique du mûrissement d'Ostwald de nanoparticules mono- et bi-métalliques sur une surface
Pour des assemblées de particules, le mûrissement d’Ostwald est un phénomène bien connu qui conduit à la croissance des plus grosses particules au détriment des plus petites, du fait de leur différence de potentiel chimique. Depuis les années 60, de nombreux modèles ont été développés pour décrire la cinétique et la thermodynamique du mûrissement d’Ostwald. Au delà de la seule influence de l’énergie moyenne de surface, la cinétique peut dépendre d’effets de facettage, de la variation de l’énergie de surface, d’effets de taille quantique, des contraintes à l’interface, ou, comme nous l’avons récemment mis en évidence, des effets d’alliage [1]. Les progrès des simulations numériques permettent aujourd’hui également de modéliser la cinétique de mûrissement d’Ostwald et ces différents effets. Cependant, des stratégies de calcul doivent être élaborées pour accéder aux échelles de temps, souvent très étendues, caractéristiques du mûrissement d’Ostwald.
Dans cet exposé, je présenterai le modèle analytique classique de Marqusee [2] pour le mûrissement de particules tridimensionnelles sur une surface, et sa comparaison avec des simulations numériques à l’aide d’un algorithme de calcul ultra-rapide que j'ai récemment développé [3]. Dans un second point, je montrerai comment l’évolution, lors d’un recuit, d’une assemblée de nanoparticules bimétalliques peut conduire à une composition des particules dépendant de leur taille, comme cela a été observé en microscopie électronique pour des particules CoPt sur une surface de carbone amorphe par D. Alloyeau et C. Ricolleau [1]. [1] D. Alloyeau, G. Prévot, Y. Le Bouar, T. Oikawa, C. Langlois, A. Loiseau, and C. Ricolleau, Phys. Rev. Lett. 105, 255901 (2010)
[2] J. A. Marqusee, J. Chem. Phys. 81, 976 (1984).
[3] G. Prévot, Phys. Rev. B 84, 045434 (2011)

Jeudi 5 Avril 2012
Hamidou HAIDARA
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M), LRC 7228-CNRS, Mulhouse
Structures de mouillage et de séchage dans les fluides complexes : ou quand le mouillage devient un outil analytique du comportement et de la structure de la matière
Au delà des célèbres anneaux particulaires de séchage décrits par Deegan (ring stains), le mouillage des fluides complexes conduit souvent à la genèse de structures dont la richesse morphologique reflète le fort couplage entre les propriétés de volume singulières de ces fluides (tailles et longueurs caractéristiques différentes), et les propriétés de surface du substrat (interactions, confinement, hydrodynamique). A travers les cas d’espèce de solutions nanoparticulaires (Au), et de polyélectrolyte (polysaccharide), cet exposé discute des mécanismes et paramètres critiques qui gouvernent la genèse des structures d’agrégation complexes (fractales compactes ou ramifiées) qui résultent du séchage de ces fluides. Le rôle du couplage entre les propriétés de volume (changements cinétiques d’état), le mouillage et les effets hydrodynamiques à la paroi (shear-induced structuring) dans l’émergence des structures complexes de séchage sera illustré et décrit. Au delà de la motivation fondamentale (compréhension des phénomènes d’auto-organisation assistés par le mouillage), de nombreux processus nano- et biotechnologiques reposent sur le séchage de suspensions nanocolloïdales. Ainsi, ces processus contrôlent la distribution et le ‘fractionnement’ de biomolécules, de virus et de bactéries lors du séchage de biofluides, la cristallisation de protéines, la formation de ‘‘nanofils’’ conducteurs élaborés par jet de solutions nanocolloïdales (Ag, Au)… Références
· From highly ramified, large scale dendrite patterns of drying ‘alginate/Au NPs’ solutions to capillary fabrication of lab-scale composite hydrogel microfibers; S. Darwich, K. Mougin, H. Haidara, Soft Matter, 8, 1155-1162 (2012).
· Complex Aggregation Patterns in Drying Nanocolloidal Suspensions: Size Matters When It Comes to the Thermomechanical Stability of Nanoparticle-Based Structures; S. Darwich, K. Mougin, H. Haidara, Langmuir 26, 16928–16933(2010).
· Unrevealed Self-Assembly and Crystallization Structures of Na-Alginate, Induced by the Drying Dynamics of Wetting Films of the Aqueous Polymer Solution; H. Haidara, L. Vonna, L. Vidal, Macromolecules 43, 2421–2429(2010).
· Colloidal Nanoparticles: Aggregation Patterns at Model Molecular Surfaces”; H. Haidara and K. Mougin, In Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Eds., J. A. Schwarz, C. I. Contescu & K. Putyera (Marcel Dekker Inc., New York), p.761–772, 2004
· Complex pattern formation in drying dispersions; K. Mougin and H. Haidara, Langmuir 18, 9566-9569 (2002).

Vendredi 20 Avril 2012
Dr. Gabriel Canard
Équipe Chirosciences, Institut des Sciences Moléculaires de Marseille, ISM2, Campus Scientifique de St Jérôme, Aix-Marseille Université
L'Interaction Métal-Ligand: Modélisation, Utilisation et Applications

Jeudi 26 Avril 2012
Shinji Yuasa
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba, Japan
Magnetoresistance and spin-transfer torque in magnetic tunnel junctions
A magnetic tunnel junction (MTJ) consisting of a thin insulating layer (a tunnel barrier) sandwiched between two ferromagnetic electrodes exhibits the tunnel magnetoresistance (TMR) effect due to spin-dependent electron tunneling. Since the discovery of room-temperature TMR in the mid-1990s, MTJs with an amorphous aluminum oxide (Al–O) tunnel barrier have been studied extensively. Such MTJs exhibit a magnetoresistance (MR) ratio of several tens of percent at room temperature (RT) and have been applied to magnetoresistive random access memory (MRAM) and the read heads of hard disk drives. MTJs with MR ratios substantially higher than 100%, however, are desired for next-generation spintronic devices. In 2001, first-principle theories predicted that the MR ratios of epitaxial Fe/MgO/Fe MTJs with a crystalline MgO(001) barrier would be over 1000% due to the coherent tunneling of specific Bloch states. In 2004, MR ratios of about 200% were obtained for MgO-based MTJs [1]. MTJs with a CoFeB/MgO/CoFeB structure were developed for practical application and found to have MR ratios of above 200% and other practical properties [1,2]. This lecture focuses on the physics of magnetoresistance and spin-transfer torque in MTJs and the application of MTJs to various spintronic devices such as magnetic sensors, spin-transfer-torque MRAM (STT-RAM or spin-RAM) with perpendicular magnetization, and novel spin-torque oscillators. In addition, new types of MTJs such as spin-filter junctions with a ferromagnetic tunnel barrier will be discussed. [1] S. Yuasa and D. D. Djayaprawira, J. Phys. D: Appl. Phys. 40, R337 (2007). [2] D. D. Djayaprawira, K. Tsunekawa, M. Nagai, H. Maehara, S. Yamagata, N. Watanabe, S. Yuasa, Y. Suzuki and K. Ando, Appl. Phys. Lett. 86, 092502 (2005).

Jeudi 10 Mai 2012
Dr. Jean-Pierre Sauvage
ISIS, 8 allée Gaspard Monge, F-67100 Strasbourg et Department of Chemistry 2145 Sheridan Road, Evanston, Illinois 60208-3113
De la Topologie aux Machines Moléculaires
Au cours des quinze dernières années, le domaine des "machines moléculaires" a connu un développement spectaculaire. Les caténanes et les rotaxanes (anneaux entrelacés ou traversés par des filaments moléculaires) forment une famille de composés particulièrement importante en liaison avec les machines moléculaires. Depuis le début des années 80, le groupe strasbourgeois s'est intéressé à ces composés. La stratégie de synthèse des caténanes, rotaxanes et nœuds moléculaires repose sur l'utilisation d'un métal de transition, utilisé comme élément "template", capable d'entremêler des fils moléculaires et de permettre ainsi la synthèse de composés à anneaux entrelacés. De nombreuses équipes ont par la suite contribué au développement spectaculaire du domaine, en proposant des stratégies de synthèse originale, conduisant à des molécules ayant des propriétés électroniques et dynamiques fascinantes. Dans le domaine des machines moléculaires, de nombreux composés de type rotaxane ou caténane ont été élaborés, dont une partie peut subir un mouvement de grande amplitude sous l'action d'un signal externe, alors que les autres constituants de l'ensemble peuvent être considérés comme immobiles. Plusieurs exemples seront discutés pendant l'exposé dont, en particulier, des travaux récents, visant à mimer le fonctionnement des chaperons de la biologie, avec en particulier la faculté d'agir comme récepteurs moléculaires déformables ou des presses moléculaires. Les machines et moteurs à l'état condensé semblent prometteuses, comme par exemple le réseau cristallin incorporant des fragments à anneaux entrelacés de type "MOF" (Metal-Organic Framework) récemment décrit en collaboration avec deux groupes américains. En ce qui concerne les applications potentielles du domaine, le stockage et le traitement d'information au niveau moléculaire semblent constituer aujourd'hui l'un des domaine d'application les plus populaires mais d'autres retombées pratiques, à caractère futuriste, méritent d'être considérées. Par exemple, on peut envisager de fabriquer des dispositifs moléculaires capables de remplir des fonctions variées: transport de molécules ou d'ions à travers une membrane, sélection et tri de molécules différentes, élaboration de valves ou de pompes minuscules, en vue d'applications médicales, pour ne citer que quelques exemples. Quelques références représentatives : (1) R. S. FORGAN, J.-P. SAUVAGE, J. F. STODDART, " Chemical Topology: Complex Molecular Knots, Links and Entanglements", Chem. Rev., 111, 5434 (2011). (2) A. JOOSTEN, Y. TROLEZ, J.-P. COLLIN, V. HEITZ,* AND J.-P. SAUVAGE, " Copper(I)-Assembled [3]Rotaxane Whose Two Rings Act as Flapping Wings", J. Am. Chem.Soc., 134, 1802 (2012) (3) A. COSKUN, M. HMADEH, G. BARIN, F. GÀNDARA, Q. LI, E. CHOI, N. L. STRUTT, D. B. CORDES, A. M. Z. SLAWIN, J. F. STODDART, J.-P. SAUVAGE, O. M. YAGHI, " Metal–Organic Frameworks Incorporating Copper-Complexed Rotaxanes", Angew. Chem. Int. Ed., 51, 2160 (2012)

Jeudi 24 Mai 2012
Rachid Belklhou
HERMES beamline -Synchrotron SOLEIL L'Orme des Merisiers 91192 Gif-sur-Yvette, France
ANNULÉ

La microscopie synchrotron appliquée aux Surfaces, Interfaces et Nanostructures: Application à l’étude de couches de Graphene épitaxiées
Les récents progrès dans le domaine de la fabrication des nanostructures (magnétiques, semiconductrices, composites...), ont permis l’avènement de matériaux de plus en plus petits, adoptant des structures et des morphologies complexes. L’étude de ces matériaux et la compréhension des phénomènes physiques régissant leurs propriétés nécessitent le développement de techniques expérimentales aptes à les caractériser à leur échelle. Dans ce sens, La microscopie en rayonnement synchrotron (RS), développée sur la ligne HERMES1, est actuellement le candidat idéal2 car elle permet d’allier des méthodes de microscopie et de spectroscopie: La microscopie RS consiste à détecter les électrons ou photons émis lors de l'excitation par des rayons X d'un niveau de coeur donné (spécificité atomique), à partir d'une petite région définie de la surface de l'échantillon étudié (résolution spatiale : 25nm). Le but de ce séminaire est d‘introduire les principes de base et les opportunités offertes par la microscopie RS, au travers d’exemples d’études réalisées récemment sur le microscope X-PEEM de SOLEIL basé au synchrotron ELETTRA3. Plus particulièrement, nous essayerons de démontrer l’apport de la résolution spatiale dans le cas de l’étude des nouveaux matériaux pour l’électronique rapide tels que le Graphene. En effet, l’intérêt de combiner des méthodes de microscopie et de spectroscopie a été clairement démontré par une série d’études que nous avons réalisées récemment, en collaboration avec le LPN-Marcoussis (A. Ouerghi), sur des couches de Graphene déposées sur SiC et SiC/Si4. Les échantillons ont été élaborés et caractérisés par STM au LPN tandis que les mesures LEEM et X-PEEM ont été réalisées respectivement au CEA-Saclay et au synchrotron ELETTRA-Italie. Plus particulièrement, nous avons pu, pour la première fois, mesurer la structure de bande autour du cône de Dirac, résolue spatialement5 . Ceci nous a permis de contourner les effets de « moyennage » des méthodes ARPES macroscopique, notamment dans le cas d’échantillons présentant une distribution non-uniforme du nombre de couche de Graphene (FGL). 1 http://www.synchrotron-soleil.fr 2 J. Stohr et al, Science 259 (1993) 658. 3 http://www.elettra.trieste.it/nanospectroscopy/home/home.html 4 Ouerghi, A., Belkhou, R., et al., App. Phys. Lett. 97 (2010)161905; Phys. Rev. B 82 (2010) 125445; Phys. Rev. B 83 (2011) 205429 5 C. Mathieu et al., A paraitre PRB (2012).

Jeudi 31 Mai 2012
Pr. Matthieu Sollogoub
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 et Institut Universitaire de France - UMR CNRS 7201
Cyclodextrines modifiées pour la catalayse, l'encapsulation et les biomatériaux
Les cyclodextrines sont des molécules naturelles utilisées dans la vie courante comme déodorant, vecteurs de médicaments, additifs alimentaires… Elles sont également très étudiées dans des domaines aussi variés que la catalyse, les matériaux et la vectorisation. Pour avancé dans ce champ il faut relevé le défis principal de la chimie des cyclodextrines modifiées qui est l’ajout efficace et sélectif de fonctions sur ce cycle concave. Nous avons développé une méthode de fonctionnalisation régiosélective utilisant une réaction de déprotection.1 La compréhension du mécanisme de la réaction nous a alors permis d’accéder à des motifs de fonctionnalisation inaccessible par ailleurs en utilisant, par exemple, une séquence originale comprenant deux métathèses d’ouverture et de fermeture de pont.2,3 Plus généralement nous avons maintenant un accès à des cyclodextrines possédant jusqu’à quatre fonctionnalités différentes.4 Ces cyclodextrines polydifférenciées peuvent être utilisées pour la synthèse de catalyseurs asymétriques,5 extrêmement efficaces, ou encore pour la réticulation supramoléculaire de biopolymères,7 ou l’auto-réparation des polyoxométalates hybrides.8 Références : 1. T. Lecourt, A. Hérault, A. J. Pearce, M. Sollogoub, P. Sinaÿ Chem. Eur. J. 2004, 10, 2960-2971. 2. O. Bistri, P. Sinaÿ, M. Sollogoub, Chem. Commun. 2006, 1112-1114. 3. O. Bistri, P. Sinaÿ, J. Jimenez-Barbero, M. Sollogoub, Chem. Eur. J. 2007, 13, 9757-9774. 4. S. Guieu, M. Sollogoub, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7060-7063. 5. S. Guieu, E. Zaborova, Y. Blériot, G. Poli, A. Jutand, D. Madec, G. Prestat, M. Sollogoub Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2314–2318. 6. E. Zaborova, J. Deschamp, S. Guieu, Y. Blériot, G. Poli, M. Ménand, D. Madec, G. Prestat, M. Sollogoub Chem. Commun., 2011, 47, 9206-9208. 7. O. Bistri, K. Mazeau, R. Auzély-Velty, M. Sollogoub Chem. Eur. J. 2007, 13, 8847-8857 ; T. Lecourt, Y. Blériot, R. Auzely-Velty, M. Sollogoub Chem. Commun., 2010, 46, 2238-2240. 8. G. Izzet, M. Ménand, B. Matt, S. Renaudineau, L.-M. Chamoreau, M. Sollogoub, A. Proust, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 487-490.

Lundi 18 Juin 2012
Antoine Kahn
Department of Electrical Engineering, Princeton University, Princeton, NJ 08544, USA
Energetics of Organics Interfaces
Critical areas of organic devices are organic/organic, organic/metal and organic/dielectric interfaces, which control charge injection and collection, charge separation, and charge transport through the device. Full understanding of the mechanisms that determine the electronic structure of these boundary regions, i.e. molecular level offsets and charge carrier transport states, is critical for developing reliable and practical device processing conditions. Finally, we look at opportunities provided by chemical doping of organic semiconductors, to control interfaces and transport.

Jeudi 28 Juin 2012
Seizo Morita
Institute of Scientific and Industrial Research (ISIR), Osaka University. Mihogaoka 8-1, Ibaraki Osaka 567-0047 Japan
Atom manipulation toward atom-by-atom creation of composite nanostructures at RT based on AFM
Atomic force microscopy (AFM) [1] can now not only image individual atoms (Noncontact AFM) but also create embedded atom letters using the mechanical atom manipulation method (Nearcontact AFM) at room temperature (RT). Further, AFM has the advantages that it can measure the atomic force itself between the tip-apex atom and the surface atom. Noting these advantages, we have developed a novel atom-by-atom creation and evaluation system based on AFM. It can identify chemical species of individual atoms [2] and then manipulate selected atom species to the designed site one-by-one to create composite nanostructures consisted of multi atom species at RT [3]. In this review talk, we will introduce our results toward atom-by-atom creation of composite nanostructures at RT based on AFM. To create composite nanostructures, we found the lateral atom interchange phenomenon at RT, which enables us to exchange embedded heterogeneous atoms by tip induced thermal diffusion [3]. By combining this phenomenon with the repeated modified vector scan, we constructed the atom letters “Sn” consisted of substitutional Sn atoms embedded in Ge atoms at RT (Fig.1) [3]. Besides, we found another kind of atom interchange phenomenon at RT that is the vertical atom interchange phenomenon, which directly exchanges the surface selected Sn atoms with the tip apex Si atoms successively (Fig.2) at RT. Such cantilever tip is truly an advanced interchangeable single atom pen at RT. Then using this method, we created the atom letters “Si” consisted of substituted Si atoms embedded in Sn atoms at RT [4]. In addition, we will introduce the simultaneous evaluation of the force and current at the atomic scale using the combined AFM/STM. References [1] S. Morita, F. J. Giessibl and R. Wiesendanger (eds.), 2009, Noncontact Atomic Force Microscopy (Vol.2). Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, pp.1-401. [2] Y. Sugimoto, P. Pou, M. Abe, P. Jelinek, R. Pérez, S. Morita and O. Custance, Nature 446, 64-67 (2007). [3] Y. Sugimoto, M. Abe, S. Hirayama, N. Oyabu, O. Custance and S. Morita, Nature Materials 4, 156-159 (2005). [4] Y. Sugimoto, P. Pou, O. Custance, P. Jelinek, M. Abe, R. Pérez, and S. Morita, Science 322, 413-417 (2008).

Jeudi 5 Juillet 2012
Joan Adler
Department of Physics, Technion, Israel Institut of Technology
Modelling nanotubes for their applications as sensors and membranes
Nanotubes, which are rolled-up sheets of graphene, have unusual properties leading to numerous potential applications. Single nanotubes can be turned into sensitive mass detectors to weigh single molecules [1]. Membranes made from nanotubes can be used to separate hydrogen from other gases such as methane for hydrogen storage [2]. For both systems simple conventional models fail to describe experimental results. I will describe our Molecular Dynamics simulations, their visualization and the new models developed from the simulation results. [2] P. Pine, Y. Yaish and J. Adler, Phys. Rev. B 83, 155410 (2011), 84, 245409 (2011), J. App. Phys. 110, 124311 (2011), IOP Conf. Series, to appear and in preparation. [1] T. Mutat, M. Sheintuch and J. Adler, J. Chemical Phys. 134, 044908 (2011) and in proof.

Vendredi 31 Aout 2012
Mark Radford
Director Queensland Eye Institute, Brisbane, Australia
An overview of the Queensland Eye Institute
This seminar will provide an introduction to the Queensland Eye Institute in Brisbane, Australia. It will give an overview of the different research topics and some specific research projects currently being conducted within the Institute.

Jeudi 06 Septembre 2012
Denis Gratias
LEM-CNRS/ONERA, Chatillon
Quasicristaux: du paradoxe au prix Nobel
La découverte des quasicristaux par Daniel Shechtman (prix Nobel de chimie 2011) en Avril 1982 a significativement modifié les concepts de base de la cristallographie moderne. En resituant dans l’époque le contexte de l’article annonceur de 1984, on discutera les aspects qui ont été avancés alors pour expliquer le caractère apparemment paradoxal des clichés de diffraction de Shechtman, des verres icosaédriques aux cristaux à grande maille maclés. On discutera ensuite le concept de quasicristal qui constitue le coeur original de la découverte et on verra en quoi il généralise et unifie la cristallographie, incluant cristaux, phases incommensurables et quasicristaux dans un même descriptif. Enfin, on discutera du sens à donner au terme de symétrie dans cette nouvelle cristallographie au plus près de l’esprit Galoisien en montrant quelques unes des propriétés spécifiques de ces matériaux.

Lundi 17 Septembre 2012
Dr Stefan Vajda
Chemistry Division, Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Avenue, Argonne, Illinois 60439, USA
Catalysis with metal clusters sorted by size and deposited on porous alumina membranes

Jeudi 11 Octobre 2012
Thomas Roussel
Institut de Ciència de Materials de Barcelona, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (ICMABCSIC), Bellaterra, Spain
Simulations de l’Auto-Organisation Moléculaire de Monocouches Organiques Supportées
L’auto-assemblage de molécules organiques sur des surfaces est dirigé par une subtile compétition d’interactions intermoléculaires, et entre les molécules adsorbées et le substrat. Les tailles de domaine et les temps caractéristiques de mise en ordre sont généralement inaccessibles aux méthodes de simulation classiques. Les transitions de phase et les domaines de symétrie des superstructures observés expérimentalement impliquent généralement plusieurs centaines de molécules, voire des milliers sur des échelles nanométriques ; soit un nombre colossal d’atomes à prendre en considération. La seule description à l’échelle atomique des interactions faibles de la monocouche organique déposée implique plus de 105 atomes. Les méthodes de simulation atomistique deviennent alors très limitées. Nous avons implémenté une méthode Monte-Carlo (2D) dans l’ensemble Grand Canonique, forts des techniques d’interpolation de grille (SANO : Self-Assembly of Nano-Objects), en réduisant les degrés de liberté du système aux simples orientations azimutales des molécules et leur positions relatives. La version du code est développée pour des systèmes bimoleculaires permettant d’explorer les propriétés épitaxiales en fonction de la concentration relative et de la symétrie de la monocouche déposée. En réduisant la physique du système à ses plus simples interactions, et considérant les degrés internes des molécules et du substrat gelés, il est possible de simuler la mise en ordre de milliers de larges molécules tout en conservant la précision atomistique du système. Les premiers résultats ont démontré que la méthode est transférable à plusieurs types de surfaces et de molécules, reproduisant respectivement la phase carrée, rhombique, et hexagonale de trois systèmes modèles (ZnPcCl8/Ag(111) , CuPcF16 /Au(111) et PTBC/Ag(111)). Par ailleurs, nous démontrons que la rugosité de la surface reconstruite de l’or (23x√3) joue un rôle prépondérant sur l’ordre à grande distance des molécules de Di-Indopérylène (DIP), et proposons une interprétation des observations expérimentales réalisées par microscopie à effet tunnel.

Jeudi 25 Octobre 2012
Christian Marlière
Géosciences Montpellier, Université Montpellier 2, UMR 5243
Etude de l’adhésion ou de la migration de bactéries sur des surfaces par des techniques optiques et AFM : caractérisations mécaniques et électrochimiques
Grâce à un nouveau banc expérimental combinant techniques AFM et optiques deux types de bactéries ont été étudiés : le premier concerne des cyanobactéries de gram négatif en mouvement de reptation sur la surface du substrat et le deuxième des rhodococci (gram positif) immobiles. Ces micro-organismes ont été étudiés dans leur milieu naturel sans que des procédés d’immobilisation de quelque sorte que ce soit aient été utilisés. Une caractérisation en temps réel des propriétés mécaniques (raideur) de la paroi des bactéries ainsi que de la matrice extra-cellulaire secrétée a été effectuée et sera présentée. L’étude de la croissance de ces deux types de bactéries en volume (phase planctonique) et en surface (biofilm) a été entreprise par observations croisées optique et électrochimique : les premiers résultats seront développés.

Jeudi 8 Novembre 2012
Jean-François BLANCO
Société d’Accélération de Transfert de Technologies - SATT Sud-Est
Présentation de la Société d’Accélération de Transfert de Technologies - SATT Sud-Est
La SATT Sud Est, « l’Accélérateur du Transfert de Technologies», est l’interface privilégiée entre les laboratoires de recherche publique et le monde industriel. Elle s’inscrit dans le prolongement de l’action de valorisation des résultats de la recherche publique initiée par Valorpaca. Créée en janvier 2012 dans le cadre du programme Investissements d’Avenir, la SATT est aujourd’hui pleinement opérationnelle. Elle est au service des établissements de recherche publics des régions PACA et Corse et regroupe désormais les activités de transfert des résultats de recherche portées précédemment par leurs services de valorisation. Les principales activités de la SATT s’articulent autour du transfert des résultats de la recherche publique vers l’industrie, la création d’entreprises innovantes afin d’apporter une réponse aux besoins en innovation des industriels, en particulier des PME régionales. Son cœur de métier est la maturation des projets sur les plans juridique (propriété intellectuelle), économique (marché) et technologique (preuve de concept). Elle gère ces projets depuis la déclaration d’invention jusqu’à la commercialisation des technologies via l’octroi de licences aux entreprises et start-up. La SATT s’organise autour de deux pôles thématiques en Santé & Technologies du Vivant et Technologies des Matériaux, de l’Environnement & de l’Information. Ces pôles mettent en œuvre, à partir de résultats de recherche, les moyens nécessaires pour délivrer des technologies innovantes, plus fiables et plus performantes. La SATT vous proposent une rencontre afin de vous présenter plus en détails son fonctionnement, ses missions, répondre à vos questions et échanger avec vous sur des collaborations futures. Dans l’attente de cette rencontre, nous vous invitons à visiter son site http://www.sattse.com

Jeudi 15 Novembre 2012
Professeur Eduardo Fernandez-Megia
Center for Research in Biological Chemistry and Molecular Materials (CIQUS), Universidade de Santiago de Compostela, Spain
A BUNCH OF STUDIES ON DENDRIMERS: SYNTHESIS, BIOMEDICAL APPLICATIONS, AND DYNAMICS
Our research group is interested in the development of biocompatible polymeric nanostructures for biomedical applications. In some of these programs, we rely on dendrimers of the GATG (Gallic Acid-Triethylene Glycol) family and their block copolymers with poly(ethylene glycol) (PEG). The presence of terminal azides in GATG has allowed their easy functionalization with biologically relevant ligands by means of the Cu(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC). The resulting functionalized materials have emerged as interesting tools in the study of biological processes, diagnosis, and for drug and gene delivery applications. Another area of research in our group relates to the study of the dynamics of polymers by nuclear magnetic resonance (NMR) relaxation. In the case of dendrimers, these type of studies have traditionally afforded conflicting relative dynamics between the dendritic core and the periphery which, in our opinion, might stem from interpretation pitfalls of the relaxation data.

Jeudi 22 Novembre 2012
P. Blanchard - M. Hissler - F. Serein-Spirau
MOLTECH-Anjou - Sciences Chimiques de Rennes - Institut Charles Gerhardt
Nano-Architectures Moléculaires et Supramoléculaires des Matériaux П-Conjugués pour le Photovoltaïque, l'Optoélectronique et l'Electronique Organique: trois exemples
15h00-15h45
Dr Philippe Blanchard

MOLTECH-Anjou, Groupe SCL, UMR 6200 CNRS – Université d'Angers
Nouveaux matériaux moléculaires donneurs d'électrons pour le photovoltaïque organique Les cellules photovoltaïques organiques à base de molécules conjuguées ont connu un essor considérable depuis environ 5 ans. Leurs performances ont quasiment rejoint celles des dispositifs réalisés à partir de polymères conjugués « low band gap ». Par comparaison avec ces derniers, les molécules conjuguées présentent plusieurs avantages tels qu’une synthèse plus facilement reproductible et une purification plus aisée, une mise en forme soit en solution ou soit par évaporation sous vide et enfin, une structure parfaitement définie qui permet d’établir des relations structures-propriétés plus claires. Cette présentation décrira de nouvelles approches d’ingénierie moléculaire conduisant à différentes classes de molécules conjuguées récemment synthétisées au laboratoire et utilisées comme matériau donneur d’électron dans des cellules photovoltaïques. Thé de 15h45-16h00 16h00-16h45
Prof. Muriel Hissler

Sciences Chimiques de Rennes, UMR 6226 CNRS – Université de Rennes 1
Nouveaux chromophores organophosphorés: Application dans le domaine des diodes électroluminescentes et des matériaux conducteurs Les oligomères et les polymères π-conjugués incorporant des hétérocyclopentadiènes ont suscité un vif intérêt ces dernières années en raison de leurs utilisations dans des dispositifs électroniques (diodes électroluminescentes, transistors à couches minces, les cellules photovoltaïques ...). Récemment, nous avons montré que le cycle phosphole, un cycle à cinq chaînons comportant un atome de phosphore, était un synthon approprié pour la construction de systèmes π-conjugués en raison de son faible caractère aromatique, de la réactivité du centre phosphoré et de la présence d'une conjugaison σ-π. La présence d’un atome de phosphore réactif et la modification des substituants autour de ces hétérocycles permettent de moduler les propriétés optiques et rédox qui se sont révélées être appropriées pour la préparation de diodes électroluminescentes. Ces résultats montrent le potentiel élevé des dérivés organophosphorés pour la réalisation de nouveaux matériaux π-conjugués. 16h45-17h30
Prof. Françoise Serein-Spirau

Institut Charles Gerhardt, UMR 5253 CNRS – ENSCM – UM1 – UM2
Les matériaux pi-conjugués : des matériaux organiques aux matériaux hybrides L’intérêt accordé aux matériaux moléculaires pi-conjugués réside dans la richesse et la diversité des structures et des propriétés qu’ils sont susceptibles de posséder. Les propriétés électroniques et optiques de ces semi-conducteurs sont très attractives et débouchent sur des applications très nombreuses, très souvent développées en réalisant leur mise en forme en films minces. Des contributions de ces matériaux en électronique moléculaire, pour la réalisation de capteurs ou de matériaux à faible bande interdite seront présentées. La réalisation de matériaux hybrides en combinant des matériaux pi-conjugués à de la silice ou à des nanotubes de carbone sera abordée et quelques propriétés de ces matériaux hybrides seront présentées.

Jeudi 29 Novembre 2012
Yannick Dappe
Service de Physique de l’Etat Condensé, CEA Saclay, DSM/IRAMIS/SPEC, URA CNRS 2464, 91191 Gif-Sur-Yvette Cedex, France
Interaction de van der Waals et Théorie de la Fonctionnelle de la Densité : application au graphène et matériaux graphitiques
Les interactions de van der Waals jouent un rôle prépondérant dans la plupart des sytèmes physiques, chimiques ou biologiques. Bien que longtemps ignorées par rapport aux forces covalentes, ces interactions sont à l'origine d'architectures supramoléculaires très intéressantes. Elles permettent ainsi de coupler des systèmes sans altérer leurs propriétés électroniques d'origine, de par un faible transfert de charges électroniques. On retrouve notamment cette situation pour des molécules physisorbées sur des surfaces métalliques ou graphitiques et cette propriété est particulièrement intéressante à l'heure de concevoir des nanostructures ou des matériaux pour l'électronique moléculaire par exemple. Cependant, la détermination précise de ces forces demeure un important défi scientifique et de nombreux travaux sont en cours sur le sujet. Au cours de ce séminaire je vais présenter notre approche dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) en orbitales localisées. Dans ce formalisme, on considère l'équilibre entre une interaction dite chimique faible, et une interaction dipôle-dipôle. Après une présentation rapide du formalisme, je montrerai quelques exemples de calculs effectués, notamment sur le graphène et autres matériaux graphitiques. Je parlerai de l'adsorption de molécules sur graphène, ou encore de l'interaction du graphène avec une surface métallique. On dressera enfin quelques perspectives quant à l'interaction d'autres matériaux bidimensionnels sur des substrats métalliques, tels que le Silicène. Références [1] M. Švec, P. Merino, Y. J. Dappe, C. González, E. Abad, P. Jelínek, and J. A. Martín-Gago, Physical Review B 86, 121407(R) (2012). [2] Y.J. Dappe, J. Ortega and F. Flores, Physical Review B 79, 165409 (2009). [3] Y.J. Dappe, Miguel A. Basanta, José Ortega and F. Flores, Physical Review B 74, 205434 (2006).

Jeudi 13 Décembre 2012
Dominique Ausserré
Paysages moléculaires, horizons biophotoniques - Institut des Molécules et de Matériaux du Mans
Etalement de nanogouttes de molécules amphiphiles :
ne croyez que ce que vous voyez.
Les molécules amphiphiles comprennent les cristaux liquides thermotropes, les copolymères diblocks et les lipides. Pures ou faiblement gonflées par un solvant, elles forment spontanément des phases lamellaires qui, supportées par un solide, peuvent se réduire à un très faible nombre de couches moléculaires. De toutes petites gouttes de ces matériaux constituent des systèmes finis extrêmement structurés dans lesquels s'expriment de façon très claire des caractéristiques thermodynamiques et des comportements hydrodynamiques communs à tous les amphiphiles. Nous présenterons les résultats de différentes études menées dans l'air par AFM et par microscopie SEEC (dont nous rappellerons le principe) sur les trois catégories de molécules. Nous montrerons en particulier que l'épaisseur d'une bicouche de copolymère varie avec son extension, que la formation des pores dans un smectique 8CB n'est pas due aux tensions latérales des couches, et que le mécanisme d'étalement d'un phospholipide implique la coexistence de deux phases le long de lignes de dislocations. Sur la base de ces résultats, nous tenterons de dégager des règles susceptibles de s'appliquer aux trois systèmes.

Dr. Bogdan RANGUELOV* - Dr. Michail MICHAILOV**
Rostislaw Kaischew Institute of Physical Chemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia, Bulgaria
*In-situ REM of Si(111) vicinal surface: step bunching, reconstruction
**Classification order of surface confined intermixing at epitaxial interface

Jeudi 24 Janvier 2013
Jean-François Minster
Directeur Scientifique, TOTAL SA
La Chimie verte se répand
On imagine souvent que la chimie verte traite de la chimie à base de biomasse, une ressource renouvelable, plutôt qu’à base d’hydrocarbures fossiles. En réalité, le concept , tel qu’il a été introduit dans les années 90 , et formalisé par Paul Anastas, est beaucoup plus étendu : outre les fonctions que l’on vise à satisfaire grâce à un produit (par exemple, la qualité adhésive d’une colle), il faut se préoccuper de la ressource disponible, de la qualité (environnementale, énergétique…) du procédé de production, de toutes les qualités du produit lors de son usage, y compris sa toxicité ou son écotoxicité ainsi que de son cycle de vie. Cette démarche est devenue naturelle dans l’Industrie, et devient même un avantage pour les produits sur le marché, à la condition que leur prix n’excède pas sensiblement le prix des produits existants pour les mêmes qualités fonctionnelles. Cette tendance est par ailleurs clairement devenue un fil directeur de la recherche en chimie. La démarche sera explicitée et illustrée lors du séminaire. Jean-François Minster, 61 ans, est diplômé de l’Ecole Polytechnique et docteur d’Etat de l’Institut de Physique du Globe de Paris. En 1988, il crée le laboratoire de Physique et Chimie de l’Hydrosphère de l’Institut de Physique du Globe de Paris, puis le laboratoire d’Océanographie et de Géophysique de Toulouse qu’il dirige de 1985 à 1996. De 1990 à 1996, il occupe également la fonction de Directeur de l’Institut des Sciences de la Terre de Toulouse et prend, en 1996, la direction de l’Institut National des Sciences de l’Univers au CNRS. De 2000 à 2005, Jean-François Minster est Président Directeur Général de l’Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer (IFREMER). En 2005 et 2006, il est Directeur Scientifique Général du CNRS. Depuis septembre 2006, il est Directeur Scientifique de TOTAL dont il est membre du Comité Directeur.

Jeudi 31 Janvier 2013
Jean-Marc Lévy-Leblond
Professeur émérite de l'université de Nice, Directeur de la revue Alliage
54 bd Mantega-Righi, 06100 Nice
L’avenir de la science — l’avenir d’une illusion ?
La science moderne a quelques siècles derrière elle. Il n’est pas évident qu’elle en ait un seul devant elle. Depuis la “révolution galiléenne”, les activités techniques et les connaissances scientifiques ont lentement conflué, les premières inspirant d’abord les secondes, avant que celles-là ne fécondent tardivement celles-ci. L’efficacité inédite de ce couplage a été telle que la science est désormais en passe d’être dépassée par sa propre réussite, et recouverte par les techniques mêmes qu’elle a engendrées, donnant naissance à une “technoscience”. Le paradoxe de cette nouvelle forme d’organisation des savoirs et des savoir-faire est qu’elle engendre une occultation de la spéculation intellectuelle par l’action matérielle : la transformation du monde désormais l’emporte sur sa compréhension, renouant avec la configuration archaïque antérieure à la révolution scientifique. Si les civilisations sont mortelles, leurs sciences aussi. Des expériences récentes, en Europe et surtout en France, montrent qu’il est peut-être trop tôt pour désespérer et qu’il est possible de (re)mettre la science en culture.

Jeudi 14 Février 2013
David Carpentier
LABORATOIRE DE PHYSIQUE, UMR 5672 CNRS - ENS de Lyon
Introduction aux Isolants Topologiques
Dans cette présentation, je décrirai quelques propriétés de nouvelles phases de la matière appelées isolants topologiques. Ces phases possèdent des propriétés analogues à celles des effets Halls quantiques : ce sont des isolants, caractérisés naturellement par un gap dans le volume; mais des isolants possédant un ordre inhabituel appelé topologique. Cet ordre implique l’existence d’états électroniques de surface robustes, c'est à dire peu sensibles aux perturbations. Dans le cas de l'effet Hall quantique qui est induit par un très fort champ magnétique, les états de bord sont chiraux et tournent dans un sens imposé par le champ magnétique. Dans le cas des nouveaux isolants topologiques, le champ magnétique est remplacé par un fort couplage spin-orbite, qui ne brise pas l'invariance par renversement du temps. Les états de surface associés reflètent cette propriété, et correspondent à des fermions de Dirac analogues aux excitations de basse énergie du graphène. Je m’attacherai à décrire les réalisations expérimentales de ces nouvelles phases en dimension deux et trois, les propriétés qui permettent de les caractériser, avec un accent particulier sur leurs propriétés de transport.

Jeudi 21 Février 2013
Richard E. Palmer
Nanoscale Physics Research Laboratory, University of Birmingham, Birmingham B15 2TT, United Kingdom
Atomic structure and applications of supported, size-selected metal nanoclusters and prospects for super-abundant production
The controlled deposition of size-selected nanoclusters (nanoparticles), assembled from atoms in the gas phase, is a novel (and economically efficient) route to the fabrication of surface features of size <10 nm [1]. However theoretical treatments of the atomic structure of clusters far outstrip direct experimental measurements. In this talk I will focus on the creation and imaging of stable, monodispersed, monometallic and bimetallic [2] cluster arrays which represent new model systems for precision catalysis [3] and can also be used to trap and orientate individual protein molecules [4]. The atomic structure of the deposited clusters is revealed [5] by aberration-corrected scanning transmission electron microscopy (STEM) in the high-angle annular dark field (HAADF) regime with a spatial resolution of 0.1 nm; measuring the intensity of the incoherent scattering from individual atomic columns enables us to “count” atoms [6] and thus obtain 3D information rather than just 2D projections. Results include mass spectrometry of passivated Au clusters [7], atomic imaging of Au adatom dynamics on the surface of Au923 magic-number nanoclusters [8], the purposeful transformation of size-selected clusters under the electron beam to obtain the ground state structure [9] and first atomic imaging results for small Au clusters, notably Au55 and Au20 [10,11]. Finally I will also propose a new kind of cluster beam source with the potential to allow super-abundant generation of such size-selected nanoclusters. 1. R.E. Palmer, S. Pratontep and H.-G. Boyen, Nature Materials 2 443 (2003). 2. F. Yin, Z.W. Wang and R.E. Palmer, J. Am. Chem. Soc. (Communications) 133 10325 (2011). 3. F. Yin, S.S. Lee, A. Abdela, S. Vajda and R.E. Palmer, J. Chem. Phys. (Communications) 134 141101 (2011). 4. R.E. Palmer and C. Leung, Trends in Biotechnology 25 48 (2007). 5. Z.Y. Li, N.P. Young, M. Di Vece, R.E. Palmer, et al, Nature 451 46 (2008). 6. N.P. Young, Z.Y. Li, Y. Chen, S. Palomba, M. Di Vece and R.E. Palmer, Phys. Rev. Lett. 101 246103 (2008); see also Nanoparticles: Gold standard, Research Highlights, Nature Nanotechnology 4 76 (2009). 7. Z.W. Wang, O. Toikkanen, F. Yin, Z.Y. Li, B.M. Quinn and R.E. Palmer, J. Am. Chem. Soc. (Communications) 132 2854 (2010); Z.W. Wang, O. Toikkanen, B.M. Quinn and R.E. Palmer, Small 7 1542 (2011). 8. Z.W. Wang and R.E. Palmer, Nano Lett. 12 91 (2012). 9. Z.W. Wang and R.E. Palmer, Phys. Rev. Lett. 108 245502 (2012). 10. Z.W. Wang and R.E. Palmer, Nanoscale 4 4947 (2012) [Cover]. 11. Z.W. Wang and R.E. Palmer, Nano Lett. 12 5510 (2012). Biography Professor Richard E Palmer is Professor of Experimental Physics at the University of Birmingham and Head of the Nanoscale Physics Research Laboratory. His research interests include atomic clusters, biochips, atomic manipulation and nanofabrication. He obtained his first degree (1983) and PhD (1986) at Cambridge University, where he held 1851, Clare College and Royal Society Research Fellowships. He has held visiting positions at Cornell, Oxford and Harvard Universities and the Technical University of Denmark. He has been elected to Honorary Professorships at the University of Wales, Swansea, Harbin Institute of Technology, China and the Petronas University of Technology, Malaysia. He was awarded the 1996 Charles Vernon Boys Medal of the Institute of Physics (IoP) and gave the Mott Prize Lecture in 1997 and IoP Ireland Lectures in 2006. He was founding Chair of the IoP’s Nanoscale Physics and Technology group. He was awarded an Honorary Doctoral Degree (dr. h.c.) by Hasselt University, Belgium in 2010 “for his pioneering work in nanoscale physics and his contributions to bridging the gap between nanoscience and nanotechnology". He is author of >300 publications and 18 families of patent applications. He has given > 200 invited lectures and his work has featured in >100 media articles/programs. He is a member of seven editorial boards including Nano Energy, Small and ACS Nano and book series editor of the Elsevier Series on Frontiers of Nanoscience. He was elected Fellow of the Royal Society of Chemistry in 2012. http://www.nprl.bham.ac.uk/

Jeudi 27 Février 2013
Didier Chatenay
Laboratoire Jean Perrin, UPMC-CNRS FRE 3231
ANNULÉ

De la molécule unique aux populations bactériennes

Jeudi 07 Mars 2013
James Sturgis
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Macromoléculaires (LISM), UMR 7255 CNRS -- Aix-Marseille Université
Lessons of photosynthesis for Nanotechnologies
The last years have seen several major discoveries in the study of photosynthesis with a potentially large impact on the development of bio-inspired nanosciences. These discoveries include important aspects of the different enzymes responsible for the various reactions notably the reaction that allows the photolysis of water. This represents an important step towards the realization of systems able to produce hydrogen and oxygen from water using light and also for non-polluting fuel cells. A second group of discoveries concerns the way light is concentrated in photosynthetic systems. This biological concentration system has been found in some circumstances to rely on long distance quantum effects, of interest both for the production of high efficiency photovoltaic devices, and for the production and evolution of quantum computing systems.

Jeudi 14 Mars 2013
Laurent VONNA
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse – IS2M (UMR 7361) 15 rue Jean Starcky BP2488, 68057 Mulhouse Cedex
Formation et rupture d’interface entre des matériaux mous et microstructurés
De nombreux procédés industriels nécessitent la formation d’un contact continu entre un matériau solide ou liquide, et une surface microstructurée. Ceci est le cas, par exemple, des surfaces microstructurées pour l’optique qui nécessitent un revêtement, des moules pour lesquels on recherche la reproduction fidèle, voire encore, des surfaces texturées qui nécessitent d’être imprégnées. Dans tous ces cas, les performances du matériau sont conditionnées par la continuité de l’interface entre les deux matériaux qui peut-être altérée par le piégeage d’air. Les défauts de contact intime sont déterminés par des paramètres comme le mode de création de l’interface (étalement forcé, retrait d’un bain, injection…), les propriétés physico-chimiques et mécaniques du matériau (mouillabilité, viscosité, …) et la géométrie de la microstructure (facteur de forme en particulier). Lors de cette présentation je discuterai les conditions de formation d’un contact entre une surface microstructurée et un objet viscoélastique. Cette situation est représentative des processus mis en jeu lors de l’adhésion, ou encore, du démoulage de matériaux polymères réticulés. La configuration choisie est celle d’un matériau viscoélastique sous forme d’hémisphère, amené en contact avec une surface plane structurée par des plots micrométriques fabriqués dans un matériau également viscoélastique. L’expérience montre la formation d’un contact à la surface des plots, auquel peut éventuellement s’ajouter la formation d’une interface supplémentaire, cette fois-ci entre l’hémisphère et la surface située entre les plots. Les résultats mettent en évidence des morphologies de contact identiques à pression de contact donnée, lorsque la taille et l’espacement des microplots en surface sont modifiés de façon homothétique. Cette relation d’échelle est également vérifiée lors d’expériences de mouillage sur ces surfaces microstructurées. Le cas d’un liquide déposé sur une telle surface est largement discuté dans la littérature en particulier dans le cadre des surfaces super-hydrophobes, où pour certaines géométries de microstructures, des gouttes posées présentent des comportements remarquables de non-adhésion, glissement, …. Ainsi je montrerai lors de cette présentation que des gouttes d’éthanol déposées sur ces substrats apparaissent en effet facettées pour des microplots de taille et d’espacement donnés, et dont on fait varier ces paramètres de façon homothétique.

Jeudi 04 Avril 2013
Pr Christophe Petit
Laboratoire Matériaux Mésoscopiques et Nanométriques, Université Pierre et Marie Curie, UMR CNRS 7070, Paris
Supracristaux de nanocristaux inorganiques : de nouveaux matériaux aux propriétés spécifiques
De nos jours, les nanocristaux inorganiques (surtout métallique) sont largement étudiés dans le but de développer de nouveaux procédés et/ou dispositif en chimie, biologie ou physique. La compréhension de leurs propriétés spécifiques et l'exploration de leurs applications potentielles sont les deux grandes forces qui pilotent l'élaboration de ces nouveaux nanomatériaux. Il est donc important d'avoir accès à des méthodes qui permettent de fabriquer des particules à l'échelle nanométrique et avec un bon contrôle de la taille, de la forme et de la composition. En effet c'est uniquement ainsi que l'on peut former des supercristaux 3D ou des assemblées 2D longue distance et contrôler les propriétés physico-chimiques des nanocristaux. Nous verrons dans cet exposé l'utilisation de la chimie douce pour produire des nanocristaux métalliques (Ag, Pt, Co, CoPt...) ayant des propriétés physiques spécifiques (optique ou magnétique) en se concentrant sur le contrôle de leur taille, forme et composition. Ces nanocristaux sont des briques élémentaires qui nous permettent d'élaborer, par auto-assemblage, de nouveaux matériaux nanostructurés présentant des propriétés optiques ou magnétiques spécifiques.

Lundi 29 Avril 2013
Volker Rose
Advanced Photon Source and Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory, 9700 S Cass Ave, Argonne, Illinois 60439, USA
Synchrotron X-ray Scanning Tunneling Microscopy
In this talk we will discuss the development of a novel high-resolution microscopy technique for imaging of nanoscale materials with chemical, electronic, and magnetic contrast [1,2]. It will combine the sub-nanometer spatial resolution of scanning tunneling microscopy (STM) with the chemical, electronic, and magnetic sensitivity of synchrotron radiation [3]. Drawing upon experience from a prototype that has been developed at the Advanced Photon Source to demonstrate general feasibility, current work has the goal to drastically increase the spatial resolution of existing state-of-the-art x-ray microscopy from only tens of nanometers down to atomic resolution. Key enabler for high resolution is the development of insulator-coated “smart tips” with small conducting apex [4]. After entirely coating sharp tips with insulating films, the coating can be removed from the apex by means of high-resolution focused ion beam milling. Such tips drastically reduce the background of photoejected electrons that would otherwise cause an undesired signal at the sidewall of the tip. The novel microcopy technique will enable fundamentally new methods of characterization, which will be applied to the study of energy materials and nanoscale magnetic systems. A better understanding of these phenomena at the nanoscale has great potential to improve the conversion efficiency of quantum energy devices and lead to advances in future data storage applications. Acknowledgements
The author acknowledges generous funding by the Office of Science Early Career Research Program through the Division of Scientific User Facilities, Office of Basic Energy Sciences of the U.S. Department of Energy through Grant SC70705. Work at the Advanced Photon Source, the Center for Nanoscale Materials, and the Electron Microscopy Center was supported by the U. S. Department of Energy, Office of Science, Office of Basic Energy Sciences, under contract DE-AC02-06CH11357. References
[1] V. Rose, J.W. Freeland, S.K. Streiffer, “New Capabilities at the Interface of X-rays and Scanning Tunneling Microscopy”, in Scanning Probe Microscopy of Functional Materials: Nanoscale Imaging and Spectroscopy, S.V. Kalinin, A. Gruverman, (Eds.), Springer, New York (2011), pg 405-432.
[2] M.L. Cummings, T.Y. Chien, C. Preissner, V. Madhavan, D. Diesing, M. Bode, J.W. Freeland, V. Rose, Ultramicroscopy 112, 22 (2012).
[3] V. Rose, T.Y. Chien, J.W. Freeland, D. Rosenmann, J. Hiller, V. Metlushko, J. Appl. Phys. 111, 07E304 (2012).
[4] V. Rose, T.Y. Chien, J. Hiller, D. Rosenmann, R.P. Winarski, Appl. Phys. Lett. 99, 173102 (2011).

Jeudi 16 Mai 2013
Antoine Barbier
CEA-IRAMIS, Service de Physique et Chimie des Surfaces et des Interfaces, Laboratoire des Interfaces et Surfaces d'Oxydes Saclay, F-91191 Gif sur Yvette, France
Oxydes magnétiques étudiés par des techniques de rayonnement synchrotron
Les oxydes présentent un vaste panel de propriétés physiques dont des ordres magnétiques remarquables : ferromagnétisme, ferrimagnétisme et antiferromagnétisme. Associé à leur caractère isolant il est possible d’imaginer de nouveaux dispositifs et capteurs avec des propriétés originales en les couplant à des couches métalliques ou oxyde. Nous avons exploré des surfaces, des films minces et des interfaces (métal/oxyde et oxyde/oxydes) à l’aide d’une variété de techniques basées sur le rayonnement synchrotron (diffraction, diffusion, absorption, imagerie…). J’aborderais dans ce séminaire la croissance de films minces d’oxydes réalisés par épitaxie par jets moléculaires assisté de plasma d’oxygène atomique, en particulier des couches antiferromagnétiques de Fe2O3 et ferroélectriques de BaTiO3, ainsi que le couplage que l’on peut obtenir avec des contre électrodes ferromagnétiques. On discutera aussi les effets induits lors des processus de lithographie. Biographie

Mercredi 22 Mai 2013
Prof. Dr. Jay S. Siegel
Organic Chemistry Institute, University of Zurich
Design and Synthesis of Aromatic Architectures
Abstract: Complex stereochemistry and novel physical properties arise from topologically complex aromatic molecules. Molecular bowls, created from polycyclic aromatic hydrocarbon, provide fundamental models for graphene and carbon-tube caps. Knotted structures represent a class of topological stereoisomers, which by the nature of their complex topology must have multiple and cooperative transannular interactions. Molecular gearing is a dynamic stereochemical phenomenon in which the dynamic interplay between molecular rotors leads to diastereomers based on the phase relation of the rotational motion. Synthesis and physical organic studies of examples from these three classes will be discussed. http://www.oci.uzh.ch/research/siegel.html

Mercredi 29 Mai 2013
Prof. Dr. Klaus Müllen
Max Planck Institute for Polymer Research, Synthetische Chemie, Mainz (Germany)
Is the future black ?
The title does not concern the financial crisis; the question is rather what fundamental materials research has to offer in pushing technologies and in meeting future societal needs. Carbon materials have for long played an important role in various technologies, while there have been hypes centered around discrete carbon allotropes. Recently, graphene, a monolayer out of the graphite lattice, has attracted the attention of physicists, chemists and materials scientists. Graphene materials and their hybrids will be shown here to open new working principles for battery cells, supercapacitors, fuel cells and semiconductor technologies. A key issue thereby is whether graphene can replace elements like platinum, silicon or indium. Toward that end, graphene cannot be left only to physicists, but needs synthetic expertise. With the right carbon materials in hand – black or not – the future is bright. For some references: Nature Mater. 2009, 8, 421; Nature 2010, 466, 470; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2565; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49 (28), 4795; Nature Commun. 2010, 1, 31, DOI: 10.1038/1029; Nature Chem. 2011, 3, 61;. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50 (11), 2540; ACS Nano 2011, 5(8), 6743; ACS Chem. Neurosci. 2011, 2 (12), 687; Adv. Mater. 2011, 23 (31), 3575; Chem. Mater. 2011, 23 (3), 554; ACS Nano 2012, 6, 5539; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134(22), 9082S, ACS Nano 2012, 6(3), 2020; Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51(31), 7640; Acc. Chem. Res. 2013, 46, 116; J. Am. Chem. Soc. 2013, 135(6), 2060. Prix “Georg Wittig - Victor Grignard“ 2012 (SCF-GDCh) http://www2.mpip-mainz.mpg.de/groups/muellen/Director

Jeudi 06 Juin 2013
Pr Clément Sanchez
Chaire de Chimie des Matériaux Hybrides - Collège de France Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, UMR 7574 CNRS - Université Pierre et Marie Curie - Collège de France 11 Place Marcelin Berthelot, Bâtiment D. 75231, Paris
Integrative Chemistry : From Nanostructured to Hierarchically Structured Functional Inorganic and Hybrid Solids
Hybrid inorganic-organic materials can be broadly defined as synthetic materials with organic and inorganic components which are intimately mixed. They can be either homogeneous systems derived from monomers and miscible organic and inorganic components, or heterogeneous and phase-separated systems where at least one of the components’ domains has a dimension ranging from a few Å to several nanometers. Hybrid phases can also be used to nanostructure or texture new inorganic nanomaterials (porous or non porous). Research on hybrids has experienced an explosive growth since the 1980s, with the expansion of soft inorganic chemistry processes. The mild synthetic conditions provided by the sol-gel process such as metallo-organic precursors, low processing temperatures and the versatility of the colloidal state allow for the mixing of the organic and inorganic components at the nanometer scale in virtually any ratio. These features, and the advancement of organometallic chemistry and polymer and sol-gel processing, make possible a high degree of control over both composition and structure (including nanostructure) of these materials, which present tunable structure-property relationships. This, in turn, makes it possible to tailor and fine-tune properties (mechanical, optical, electronic, thermal, chemical…) in very broad ranges, and to design specific systems for applications. Hybrid materials can be processed as gels, monoliths, thin films, fibers, particles or powders or can be intermediates to design materials having complex shapes or hierarchical structures. The seemingly unlimited variety, unique structure-property control, and the compositional and shaping flexibility give these materials a high potential. Indeed, some hybrid materials are already commercial. This lecture will describe some recent advances on the molecular design. Some properties of resulting nanostructured porous and hybrid materials will be discussed. Some specific examples will be described such as new crystalline mesoporous materials and hierarchically structured porous systems made by coupling self-assembly and various processes such as ink-jet printing, aerosol, electrospinning, foaming ... A few recent reviews : Aerosol Route to Functional Nanostructured Inorganic and Hybrid Porous Materials Boissiere, Cedric; Grosso, David; Chaumonnot, Alexandra; et al. ADVANCED MATERIALS  Volume: 23   Issue: 5   Pages: 599-623 , 2011 Applications of advanced hybrid organic-inorganic nanomaterials: from laboratory to market Sanchez, Clement; Belleville, Philippe; Popall, Michael; et al. CHEMICAL SOCIETY REVIEWS  Volume: 40   Issue: 2   Pages: 696-753, 2011    Molecular and supramolecular dynamics of hybrid organic-inorganic interfaces for the rational construction of advanced hybrid nanomaterials Grosso, David; Ribot, Francois; Boissiere, Cedric; et al.CHEMICAL SOCIETY REVIEWS  Volume: 40   Issue: 2   Pages: 829-848   2011 Design and properties of functional hybrid organic-inorganic membranes for fuel cells Laberty-Robert, C.; Valle, K.; Pereira, F.; et al. CHEMICAL SOCIETY REVIEWS  Volume: 40   Issue: 2   Pages: 961-1005   2011 Titanium oxo-clusters: precursors for a Lego-like construction of nanostructured hybrid materials , Rozes, Laurence; Sanchez, Clement CHEMICAL SOCIETY REVIEWS  Volume: 40   Issue: 2   Pages: 1006-1030   2011 Bio-inspired synthetic pathways and beyond: integrative chemistry Prouzet, Eric; Ravaine, Serge; Sanchez, Clement; et al. NEW JOURNAL OF CHEMISTRY  Volume: 32   Issue: 8   Pages: 1284-1299   2008 Design, synthesis, and properties of inorganic and hybrid thin films having periodically organized nanoporosity Sanchez, Clement; Boissiere, Cedric; Grosso, David; et al. CHEMISTRY OF MATERIALS  Volume: 20   Issue: 3   Pages: 682-737   2008 Inorganic and hybrid nanofibrous materials templated with organogelators Llusar, Mario; Sanchez, Clement CHEMISTRY OF MATERIALS  Volume: 20   Issue: 3   Pages: 782-820   2008 Photonic and nanobiophotonic properties of luminescent lanthanide-doped hybrid organic- inorganic materials Escribano, Purificacion; Julian-Lopez, Beatriz; Planelles-Arago, Jose; et al.OURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY  Volume: 18   Issue: 1   Pages: 23-40   2008 Biomimetism and bioinspiration as tools for the design of innovative materials and systems Sanchez, C; Arribart, H; Guille, MMG, NATURE MATERIALS  Volume: 4   Issue: 4   Pages: 277-288   2005 http://www.academie-sciences.fr/academie/membre/Sanchez_Clement.htm

Jeudi 13 Juin 2013
Hayakawa, Hill, Wakayama, Charrier, Lelay, Michez
MANA, NIMS, Tsukuba (Japan) - AMU – CNRS, Marseille (France)
Low Dimensional Nanomaterial Architectonics: A Collaboration between International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) at the National Institute for Materials Science (NIMS) and Aix-Marseille University – CNRS Laboratories
To strengthen and promote research collaborations between the International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) at the National Institute for Materials Science (NIMS) and the Centre Interdisciplinaiure de Nanoscience de Marseille (CINaM-CNRS) and the laboratory of Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (PIIM-CNRS), a Memorandum of Understanding (MOU) will be signed between these labs. On this occasion the following symposium is organized. Program 10h00 : Introduction 10h15 : A. CHARRIER « Lipid Monolayers: A promising new class of ultra-thin organic dielectrics Application to the development of FET-based biosensors » 10h45 : R. HAYAKAWA « Optically- and electrically-driven organic-thin-film transistors with photochromic channels » 11h15 : G. LELAY « Silicene, from Marseille to Tsukuba » 11h45 : Y. WAKAYAMA « Integration of molecular functions into Si device for single-electron memory » 12h15 : lunch 14h00 : L. MICHEZ « Spin injection in Mn5Ge3 » 14h30 : J. HILL « Surface Mobility, Tautomerism and Allosteric Effects of Supramolecules » 15h00 : tea time

Jeudi 20 Juin 2013
Prof Roy L. Johnston
School of Chemistry, University of Birmingham
Nanoalloys: Two Metals Can be Better than One at the Nanoscale
The desire to fabricate materials with well defined, controllable properties and structures, on the nanometre scale, coupled with the flexibility afforded by intermetallic materials, has generated interest in bimetallic alloy clusters or "nanoalloys" [1,2]. One of the major reasons for interest in nanoalloy particles is the fact that their chemical and physical properties may be tuned by varying the composition and atomic ordering, as well as the size of the clusters. Their surface structures, compositions and segregation properties are of interest as they are important in determining chemical reactivity, and especially catalytic activity. I will start by introducing the field of nanoalloys and reasons for studying them. I will then describe the model (the Gupta many-body potential) and the methodologies (Genetic Algorithms and systematic optimization studies of geometric shell clusters) that we have used to study the structures and segregation properties of nanoalloys to study a variety of nanoalloy systems, such as Pd-Pt, Pd-Au and Cu-Ag. The results of recent DFT calculations on these nanoalloys will also be presented, along with results of chemisorption studies of small molecules on pure metal clusters and nanoalloys and the effect of a MgO substrate on the geometry and chemical ordering of AuPd nanoalloys. [1] "Nanoalloys: From Theory to Applications of Alloy Clusters and Nanoparticles" R. Ferrando, J. Jellinek and R. L. Johnston, Chem. Rev. 2008, 108, 845-910. [2] Faraday Discussion 138: "Nanoalloys - From Theory to Application" Faraday Disc. 2008, 138. Short biography: Professor Roy L. Johnston Roy Johnston is Professor of Computational Chemistry and Deputy Head of School. He is the School's Director of Research, Chair of the Postgraduate Research Committee of the College of Engineering and Physical Sciences and represents the College on the University's Graduate School Management Board. He is also a member of the Research Computing Management Board. Career: 2006 Professor of Computational Chemistry, University of Birmingham
2003 Reader in Computational Chemistry, University of Birmingham
2002 Senior Lecturer in Chemistry, University of Birmingham
1995 Lecturer in Inorganic Chemistry, University of Birmingham.
1989-95 Royal Society University Research Fellow, University of Sussex.
1988-89 NATO Postdoctoral Fellow, University of Arizona (U.S.A.) in the group of Professor Dennis L. Lichtenberger.
1987-88 NATO Postdoctoral Fellow, Cornell University (U.S.A.) in the group of Professor Roald Hoffmann.
1983-86 DPhil, University of Oxford (under supervision of Dr. D. Michael P. Mingos), Thesis: "Theoretical Studies of Polyhedral Molecules".
1979-83 BA Hons. (I) in Chemistry, St. Catherine's College, University of Oxford. Roy's research spans the fields of computational nanoscience and nature-inspired computation. Examples include the study of elemental and bimetallic clusters, the application of genetic and other nature-inspired algorithms to optimisation problems in chemistry and physics (e.g. protein folding, self-assembly, nanoparticle structure optimisation and structure solution from powder X-ray diffraction data), and developing techniques for visualising and analysing the complexity of energy landscapes. He is a Fellow of the Royal Society of Chemistry and is a past secretary of the RSC Theoretical Chemistry Group.

Jeudi 20 Juin 2013
Prof. Rolf Jürgen Behm
Institut für Oberflächenchemie und Katalyse, Université d'Ulm, Allemagne
Chemistry and electrochemistry of bimetallic nanostructures

Mardi 25 Juin 2013
Dr. Marko KRALJ
Institut za fiziku, Zagreb, Croatia
Sweeping around and under the thinnest rug: Epitaxial graphene on Ir(111)
Ever since the advent of graphene research, the electronic structure of this wonder material played the central role in graphene’s potential for applications. The conical bands around the Fermi energy were evidenced indirectly through a number of transport measurements performed on mechanically exfoliated flakes. Moreover, as the epitaxial growth was more and more perfected, the size of graphene flakes got bigger and its electronic structure became accessible directly by the area-integrating techniques such as angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). ARPES measurements of epitaxial systems directly show the extents of graphene interaction with the substrate (e.g. symmetry breaking, substrate-induced doping, and the Dirac point and minigap openings) and the interactions within the pi-band system of graphene (electron-phonon, plasmaron quasiparticles etc). Epitaxial graphene research has concentrated on two “types” of systems both of which attract lots of attention. The first one, graphene on SiC is of immediate interest for electronic applications. The second one, graphene on metals, most notably on Cu-foil, is relevant for transferable graphene at all size-scales and diverse types of applications (transparent electrodes, solar cells, batteries, filters, sensors …). Among metal supports, graphene on Ir(111) is an extraordinary example due to its structural uniformity over millimeter scales. We take advantage of this structural perfectness and apply ARPES and a related technique, two-photon photoemission spectroscopy (2PPE), to characterize the occupied and unoccupied electronic structure of the system in great details. We also apply in situ low energy electron microscopy (LEEM) and study the kinetics of adsorption and epitaxial graphene intercalation. By this we obtain a detailed view on how the electronic structure changes in terms of charge transfer and quasiparticle interactions when different species are intercalated between graphene and its support.

Mardi 25 Juin 2013
Prof. Talat Rahman
University of Central Florida, Orlando (USA)
Electronic and chemical properties of single layer MoS2: insights from ab initio electronic structure calculations
Single-layer Molybdenum disulfide (MoS2) appears to be a promising material for next generation applications because of its low-dimensionality and intrinsic direct band-gap of about 1.9 eV. Several experimental groups have reported novel electronic and transport properties. Efforts are underway to also grow the material on support (copper, silica, boron nitride, etc.). We have carried out density functional theory (DFT & TDDFT) based calculations, to provide a fundamental understanding of some of the characteristics of this material. In this talk I will show how our calculations have helped identify the geometric and electronic structure of a reactive phase (Mo2S3) of MoSx when grown on Cu(111) [1], while also providing qualitative and quantitative agreement to the Moiré pattern of MoS2 on Cu(111) observed in STM measurements [2]. To examine the effect of defects, I will present results for a single-layer MoS2 with a sulfur vacancy row which shows the emergence of a defect state in the band-gap. This state is unoccupied and localized at the vacancy row. I will consider possible vacancy configurations which may provide a route for alcohol synthesis from syngas (CO, H2, CO2) from single layer MoS2. In the same vain, we find that mirror joined-edge defects formed between two MoS2 domains exhibit metallic behavior. More interestingly, we find signatures of magnetism at specific joined-edge defects formed between two sulfur edges with 0% sulfur coverage. From the analysis of the geometric structure, we show that some joined-edge defects undergo (2x1) reconstructions. I will also summarize our findings for tuning the direct band gap in MoS2 either through alloying with Se or through hydrogenation. Finally, I will present our results for the binding energies of exciton and trion present in single-layer MoS2 obtained from density matrix formulation of TDDFT. Implications of the above findings on electronic, transport and catalytic properties of the material and their relevance to ongoing experiments in several labs will be discussed. [1] D. Sun, et al., “An MoSx Structure with High Affinity for Adsorbate Interaction,” Angew. Chem. Int. Ed. 51, 10284 (2012). [2] D. Le, L. Bartels, and T. S. Rahman and, “Single layer MoS2 on the Cu(111) surface: First-principles electronic structure calculations,” Phys. Rev. B 85, 075429 (2012).

Jeudi 27 Juin 2013
Dr Sophie Pellegrin
Responsable des formations innovantes et de l'accompagnement
ABG - Intelli'Agence - 239 rue Saint-Martin - 75003 Paris - France
Doctorants, docteurs, comment valoriser vos expériences de recherche et préparer votre évolution professionnelle ?
Quelles que soient vos aspirations professionnelles, que vous soyez en phase de construction de votre projet professionnel ou en recherche active d'emploi, la valorisation de vos expériences de recherche constitue un exercice incontournable. Ce travail vous permet tout d'abord de prendre le recul nécessaire sur la conduite de vos projets, les résultats obtenus et leur impact ainsi que les compétences que vous avez développées puis d'identifier de nouvelles pistes professionnelles et de communiquer efficacement lors de vos démarches. Ce séminaire présente des méthodes, des techniques et des conseils pour conduire l'analyse de votre parcours de recherche et structurer votre réflexion et vos actions en vue d'une évolution professionnelle réussie. http://www.intelliagence.fr/

Jeudi 04 Juillet 2013
Jean-François Nierengarten
Laboratoire de Chimie des Matériaux Moléculaires, UMR 7509 Université de Strasbourg - CNRS, Ecole Européenne de Chimie, Polymères et Matériaux, 25 rue Becquerel, 67087 Strasbourg
Fullerene-containing nanostructures for materials science and biological applications
Fullerene hexakis-adducts with a Th-symmetrical octahedral addition pattern are unique three dimensional molecules with an appealing compact spherical scaffold for the construction of multifunctional materials and bioactive nanomolecules. As part of this research, we have developed an efficient toolbox for the synthesis of fullerene hexakis-adducts bearing two or more different peripheral functional subunits allowing us to produce unique multifunctional nanomaterials. Indeed, this has been achieved by combining the alkyne-azide click chemistry with the radical thiol-ene click chemistry for the stepwise multifunctionalization of the hexa-substituted fullerene scaffold. As the click reactions used for the functionalization of the fullerene core are tolerant to a wide range of functional groups, our methodology allows for the easy preparation of a large variety of unprecedented globular multifunctional nano-materials with a controlled distribution of functional groups on the spherical framework. The latest results in this topic will be presented. http://www-ecpm.u-strasbg.fr/umr7509/WebLaboNierengarten.htm

Jeudi 11 Juillet 2013
Rachid BELKHOU
Head of HERMES beamline - Soft X-ray Microscopy - Synchrotron SOLEIL L'Orme des Merisiers, Saint Aubin, France
La microscopie synchrotron appliquée aux Surfaces, Interfaces et Nanostructures: Application à l’étude de couches de Graphene épitaxiées
Les récents progrès dans le domaine de la fabrication des nanostructures (magnétiques, semiconductrices, composites...), ont permis l’avènement de matériaux de plus en plus petits, adoptant des structures et des morphologies complexes. L’étude de ces matériaux et la compréhension des phénomènes physiques régissant leurs propriétés nécessitent le développement de techniques expérimentales aptes à les caractériser à leur échelle. Dans ce sens, La microscopie en rayonnement synchrotron (RS), développée sur la ligne HERMES1, est actuellement le candidat idéal2 car elle permet d’allier des méthodes de microscopie et de spectroscopie: La microscopie RS consiste à détecter les électrons ou photons émis lors de l'excitation par des rayons X d'un niveau de coeur donné (spécificité atomique), à partir d'une petite région définie de la surface de l'échantillon étudié (résolution spatiale : 25nm). Le but de ce séminaire est d‘introduire les principes de base et les opportunités offertes par la microscopie RS, au travers d’exemples d’études réalisées récemment sur le microscope X-PEEM de SOLEIL basé au synchrotron ELETTRA3. Plus particulièrement, nous essayerons de démontrer l’apport de la résolution spatiale dans le cas de l’étude des nouveaux matériaux pour l’électronique rapide tels que le Graphene. En effet, l’intérêt de combiner des méthodes de microscopie et de spectroscopie a été clairement démontré par une série d’études que nous avons réalisées récemment, en collaboration avec le LPN-Marcoussis (A. Ouerghi), sur des couches de Graphene déposées sur SiC et SiC/Si4. Les échantillons ont été élaborés et caractérisés par STM au LPN tandis que les mesures LEEM et X-PEEM ont été réalisées respectivement au CEA-Saclay et au synchrotron ELETTRA-Italie. Plus particulièrement, nous avons pu, pour la première fois, mesurer la structure de bande autour du cône de Dirac, résolue spatialement5 . Ceci nous a permis de contourner les effets de « moyennage » des méthodes ARPES macroscopique, notamment dans le cas d’échantillons présentant une distribution non-uniforme du nombre de couche de Graphene (FGL). 1 http://www.synchrotron-soleil.fr 2 J. Stohr et al, Science 259 (1993) 658. 3 http://www.elettra.trieste.it/nanospectroscopy/home/home.html 4 Ouerghi, A., Belkhou, R., et al., App. Phys. Lett. 97 (2010)161905; Phys. Rev. B 82 (2010) 125445; Phys. Rev. B 83 (2011) 205429 5 C. Mathieu et al., A paraitre PRB (2012).

Mercredi 17 Juillet 2013
Dr. Antonio García-Martín
IMM-Instituto de Microelectrónica de Madrid (CNM-CSIC), Isaac Newton 8, PTM, E-28760 Tres Cantos, Madrid, Spain
MAGNETOPLASMONICS: THE INTERPLAY BETWEEN MAGNETO-OPTICS AND PLASMONICS
Subwavelength composite materials constitute an interesting path towards the development of materials with “on demand” optical properties. We will present our latest results on systems composed of both noble and ferromagnetic metals, which we denote as magnetoplasmonic. While noble metals have intense and narrow plasmon resonances they lack magneto-optical (MO) activity at reasonable magnetic field intensities. On the other hand, ferromagnetic metals are MO active but their plasmon resonances are weak and broad. By combining both kinds of materials we intend to obtain systems that simultaneously exhibit plasmon resonances and MO activity. In this talk I will review our current understanding on the topic, addressing that it is possible to both (1) enhance the magneto-optical activity of the system via surface plasmon excitation, and (2) modulate the plasmon properties via application of a magnetic field [1,2]. For the first point we will focus on Localized Surface Plasmon Resonances (LSPRs), that greatly influence the optical [3,4] and magneto-optical (MO) [5,6,7,8,9] properties of fully metallic and metal-dielectric nanostructures. We will analyze the MO response of isolated nanodisks, where we will show how the excitation of the LSPR produces an enhancement of the MO activity [5]. The observed enhancement in the MO is attributed to the high intensity of the electromagnetic (EM) field inside the nanostructure when the LSPR occurs. Here we show how the EM profile related to the LSPR can be probed locally inside the nanostructure by measuring the MO activity of the system as a function of the position a MO active probe (a Co nanolayer) [10]. This EM field profile is the key element in the analysis of the MO activity and thus a clever engineering would make it possible to get large MO effect and low losses [11]. If time permits, we will analyze continuous films that allow the analysis of the effect of the MO activity on the plasmon properties. We will show that the wavevector of the plasmon is modified upon application of a magnetic field in the transverse configuration [12]. That modification can be used in a wide variety of scenarios: e.g. in active microinterferometry [13,14]. References:
[1] G. Armelles, et al., J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 11, 114023 (2009).
[2] G. Armelles, et al., Adv. Opt. Mat. 1, 10 (2013).
[3] S. A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications (Springer, Berlin, 2007).
[4] T.Pakizeh, et al., J. Opt. Soc. Am. B 25, 659 (2008).
[5] J. B. González-Díaz, et al., Small 4, 202 (2008).
[6] P.K.Jain, Y.Xiao, R.Walsworth, and A.E.Cohen, Nanolett. 9, 1644 (2009).
[7] G.X.Du, et al., Appl. Phys. Lett. 96, 081915 (2010).
[8] L.Wang, et al., J.Appl. Phys. 107, 09B303 (2010).
[9] B. Sepulveda, et al., Phys. Rev. Lett 104, 147401 (2010).
[10] D. Meneses et al., Small 7, 3317 (2011)
[11] J.C. Banthi et al., Adv. Mater 24, OP36 (2012)
[12] J. B. González-Díaz, et al., Phys. Rev. B 76, 153402 (2007).
[13] V.V. Temnov, et al., Nature Photonics 4, 107 (2010).
[14] D. Martín-Becerra, et al., Appl. Phys. Lett. 97, 183114 (2010).
http://www.imm.cnm.csic.es/magnetoplasmonics/cv_antonio_garcia-martin.php

Jeudi 25 Juillet 2013
Cédric Bonneau
Chargé de Mission “Entrepreneuriat”, Grand Luminy Technopole
Présentation du Dispositif d’Accompagnement de Grand Luminy Technopôle, un outil à votre service pour transformer vos travaux de recherche en création d’entreprise

Jeudi 05 Septembre 2013
Dr. Sylvain Brimaud* - A.K. Engstfeld**
Institute of Surface Chemistry and Catalysis, Ulm University, Albert-Einstein-Allee 47, D-89063 Ulm, Germany
*In situ IR spectroscopy on shape-selected Pt nanocrystals and Pt monolayer at electrified solid interface
**Stability of UHV prepared model electrodes in electrochemical environment
* Well defined nanocrystals can be used as an attempt to bridge the material gap between model single crystalline and nanostructured Pt working electrodes [1, 2]. Ten nanometers shape-selected nanocrystals (octahedrons, cubes and truncated octahedrons) have been prepared by colloidal synthesis. An excellent agreement between the particle shapes and their surface structures, characterized by Transmission Electron Microscopy and electrochemical methods (hydrogen underpotential deposition, Bi and Ge surface order probing) respectively, will be presented. Then, influence of the nanocrystal surface structure on the potentiodynamic electro-oxidation of adsorbed CO (COad) has been investigated using in situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy in Attenuated Total Reflection (ATR-FTIRS) combined with on-line Differential Electrochemical Mass Spectrometry (DEMS) [2, 3]. Thus, a strong influence of the particle shape on the relationship between COad IR vibrational properties, kinetics of COad oxidation and anions re-adsorption have been correlated to low Miller index single crystalline electrode and allow for a disentangling of the surface processes during electrocatalytic reactions [4]. Beyond the fundamental understanding of electrocatalytical processes, a fine control and tuning of the surface atomic arrangement for in situ ATR-FTIRS studies has been successfully challenged. Moreover, a facile one-step method to prepare a smooth Pt monolayer film on a metallic substrate in the absence of underpotential deposition-type stabilizations will be presented as a general approach and applied to the growth of Pt monolayer films on Au. The strongly modified electronic properties of these films is demonstrated by in situ IR spectro-electrochemistry with COad serving as a probe molecule. The Pt monolayer on Au is kinetically stabilized by adsorbed CO, inhibiting further Pt deposition in higher layers, what resembles the situation in atomic layer epitaxy [5]. [1] J. Solla-Gullon et al., Phys. Chem. Chem. Phys., 10 (2008) 1359.
[2] S. Brimaud et al., Electrocatalysis, 2 (2011) 69.
[3] M. Heinen et al., Electrochim. Acta, 52 (2007) 5634.
[4] S. Brimaud et al., in preparation
[5] S. Brimaud et al., J. Amer. Chem. Soc., 135 (2013) 11716 http://www.uni-ulm.de/en/nawi/iok.html http://www.uni-ulm.de/en/nawi/iok/group-members/brimaud.html http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja4051795 ** Studies on model catalytic surfaces play an important role in identifying the properties, which govern the catalytic activity of more complex catalysts, such as particle size, shape, metal-support interaction and alloy composition (bulk and surface).[1-3] An intensively studied model system are bimetallic PtRu single crystal surfaces, relevant for fuel cell application [4-6]. In this talk, we present results on the bimetallic electrode stability after electrochemical investigations, which is in most cases neglected for studies on model catalytic surface surfaces. The samples are prepared by deposition of sub monolayers of Pt on a Ru(0001) single crystal surface in UHV, to form Pt island with different sizes and densities, imaged with a scanning tunneling microscope (STM). Subsequent to the structural characterization, the samples are transferred to a pre-chamber equipped with a DEMS set up (differential electrochemical mass spectrometry). It consists of an electrochemical laminar flow cell combined with an online mass spectrometer, able to detect volatile products from the electrolyte. The electrochemical properties of PtRu electrodes were investigated with base cyclic voltammetry in 0.5 M H2SO4 and their catalytic activity for bulk CO electro-oxidation has been evaluated. The produced CO2 can be tracked with the attached DEMS, which allows us to directly address CO2 formation to the recorded current traces of the CO oxidation, supporting a previous work on similar PtRu model electrodes.[4] After the electrochemical investigations, the samples are transferred back to UHV in order to study modifications of the electrode surface structures with STM. We will show that Ru step edges corrode, with and without Pt decoration, small Pt islands tend to form clusters and large Pt islands remain intact, under these electrochemical conditions. Furthermore we can correlate the final (modified/reconstructed) surface structures with the previously determined electrochemical properties/activities. [1] A. Groß, Topics in Catalysis, 37 (2006) 29, "Reactivity of bimetallic systems studied from first principles" [2] H.-J. Freund, Chem. Eur. J., 16 (2010) 9384, "Model Studies in Heterogeneous Catalysis" [3] F. Gao and D.W. Goodman, Annu. Rev. Phys. Chem., 63 (2012) 265, "Model Catalysts: Simulating the Complexities of Heterogeneous Catalysts" [4] H.E. Hoster and R.J. Behm, “Fuel Cell Catalysis: A Surface Science Approach”, M.T.M. Koper (Ed.), John Wiley & Sons, Chichester, (2008) 1, "The Effect of Structurally well-defined Pt Modification on the Electrochemical and Electrocatalytic Properties of Ru(0001) Electrodes" [5] T. Diemant, A. Bergbreiter, J. Bansmann, H.E. Hoster and R.J. Behm, Chem. Phys. Chem., 11 (2010) 3123, " From Adlayer Islands to Surface Alloy: Structural and Chemical Changes on Bimetallic PtRu/Ru(0001) Surfaces" [6] S. Brimaud, A.K. Engstfeld, O.B. Alves, H.E. Hoster and R.J. Behm, Topics in Catalysis, (2013) accepted for publication, "Oxygen reduction on structurally well defined, bimetallic PtRu surfaces: Monolayer PtxRu1-x/Ru(0001) surface alloys vs. Pt film covered Ru(0001)"

Lundi 16 Septembre 2013
Prof. Christian Teichert
Institute of Physics, University of Leoben, Austria
Growth of organic thin films on Graphene substrates
Crystalline films of small organic semiconductors offer attractive potential for optoelectronic applications on flexible substrates. However, these applications require a transparent and flexible electrode material; and here the novel material graphene (Gr) comes into play. Since small conjugated molecules like the rod-like oligophenylene molecule parahexaphenyl (6P) fits well to the hexagonal structure of graphene, growth of 6P on Gr can be expected in a lying configuration. As demonstrated recently by in situ by low-energy electron microscopy, 6P grows at 240 K indeed in a layer-by-layer mode with lying molecular orientation on Ir(111) supported graphene [1]. Islands start at Gr wrinkles. At higher temperatures, needle-like 6P crystallites are observed [2]. Also on exfoliated graphene, such needles develop with discrete orientations defined by the Gr lattice as was detected by atomic-force microscopy (AFM) [3]. The required robustness of Gr for device applications was demonstrated by AFM based dynamic plowing in conjunction with Kelvin Probe Force microscopy [4]. [1] G. Hlawacek, et al., Nano Lett. 11 (2011) 333. [2] G. Hlawacek, et al., IBM J. Res. Devel. 55 (2011) 15. [3] M. Kratzer, J. Vac. Sci. Technol. B 31 (2013) 04D114. [4] B. Vasić, et al., Nanotechnology 24 (2013) 015303.

Mardi 24 Septembre 2013
Dr. Juan Olives
CINaM
Thermodynamique des surfaces. Formule de Green et singularité sur une ligne de contact triple. Exemple de solution à déplacement fini
Il s'agit d'un exposé non technique, où les idées essentielles seront dégagées. Il aborde les thèmes suivants : 1) Thermodynamique des surfaces : surface d'un corps déformable quelconque (solide, fluide, ou tout autre) en contact avec un fluide. Variables d'état, contraintes de surface, travail de déformation, équations thermodynamiques. Cas particulier de l'interface fluide-fluide. 2) Équation mécanique fondamentale de la surface : semblable à l'équation classique de Cauchy pour le volume, mais avec une « divergence » très spéciale. Les composantes normales et tangentielles de cette équation généralisent, dans le cas de l'interface fluide-fluide, l'équation classique de Laplace et l'équation classique de l'hydrostatique pour la tension de surface (Gibbs, 1878), respectivement. 3) En supposant la validité de la formule de Green, malgré la singularité sur la ligne de contact triple corps-fluide-fluide, on obtient deux équations sur cette ligne, correspondant à une ligne respectivement fixée ou libre à la surface du corps. Ces équations montrent (grâce à l'introduction des propriétés de surface) que la ligne subit un déplacement fini (contrairement à la théorie élastique classique, sans propriétés de surface, où la ligne subit un déplacement infini) et que les contraintes de volume n'ont aucune contribution sur cette ligne (contrairement à ce qui a été présenté par certains auteurs). Elles généralisent les équations classiques, telle que l'équation de Young. Elles se réduisent à une seule équation dans les cas classiques où le corps est (i) un solide rigide (conduisant à l'équation de Young) ou (ii) un fluide (conduisant à l'équilibre des trois tensions de surface). 4) Une première solution de ces équations, avec un déplacement fini de la ligne, est présentée (cas d'un solide élastique limité par un plan). Il se forme une arête sur la ligne de contact et, malgré la singularité (pour les contraintes de volume), on montre que la formule de Green reste valable (ce qui justifie la théorie précédente). En fait, la validité de la formule de Green est équivalente à l'absence de contribution des contraintes de volume sur la ligne de contact. La validité de la formule de Green joue un rôle primordial dans la théorie.

Jeudi 17 Octobre 2013
Hervé Rigneault
Institut Fresnel – Marseille
La microscopie optique pour l’imagerie moléculaire
Nous présenterons les avancées récentes dans le domaine de la microscopie optique pour observer les molécules et leurs interactions en biologie. Nous mettrons l’accent sur l’utilisation de mécanismes de contrastes originaux tels que l’imagerie de phase et la fluorescence résolue en polarisation pour rapporter des informations structurales dans les assemblages moléculaires. Nous décrirons également comment l’interaction des ondes optiques avec les tissus peut générer des images contrastées sans avoir recours à aucun agent de contraste exogène et ainsi réaliser une véritable imagerie sans-marquage. Ainsi les imageries par génération d’harmoniques et Raman stimulées seront décrites et illustrées. Nous chercherons enfin à étendre ces mécanismes de contraste dans le domaine de l’endoscopie. Référence: H. Rigneault, E. Andresen, « Fast and label free », Nature Photonics 6, 802-803 (2012) www.fresnel.fr/.mosaic

Jeudi 24 Octobre 2013
Mathieu Bauchy
Massachusetts Institute of Technology
Topological constraints: a tool to predict cement properties
Rigidity theory, initially developed by Lagrange and Maxwell for mechanical trusses, has revealed to offer a practical scheme to study glasses while only relying on their topology. It has led to the recognition of a rigidity transition, which separates flexible glasses, showing internal degrees of freedom that allow local deformations, from stressed-rigid glasses. This transition occurs when the number of topological bonding constraints (radial bond-stretching and angular bond-bending) equals the number of degrees of freedom. Recently, the existence of an intermediate phase (IP) characterized by a rigid but unstressed network was reported. Inside the IP, glasses show remarkable properties such as a space-filling tendency and very weak aging effects. The previous framework has been used to study C-S-H, the binding phase of cement, which is believed to be responsible of its mechanical properties and its durability. For the analysis, we rely of 150 C-S-H samples produced by molecular dynamics simulations using the ReaxFF force field. These simulations have shown to provide a realistic description of C-S-H at the atomic scale in terms of structure, mechanical properties and dynamics of water. We report the existence of a composition-driven rigidity transition in this material. We show how the latter shares some analogies with the well-known rigidity transitions that are observed in glasses (chalcogenide Ge-Se, alkali silicates). Inspired by the many studies in glass science relying on the rigidity theory, the topological constraints analysis allow to make some predictions about the composition dependence of the mechanical properties as well as the aging of cement at the atomic scale. Predicted bulk, shear, Young, indentation moduli and hardness show a good agreement with experiments. We demonstrate that the isostatic cement, characterized by a Ca/Si of 1.5 show an optimal fracture toughness and an improved resistance to creep. This opens the road to the use of more sustainable cement showing better mechanical performances as well as an improved durability.

Jeudi 07 Novembre 2013
Stefan Enoch
Institut Fresnel, Aix-Marseille Université, CNRS, Centrale Marseille, campus universitaire de Saint Jérôme, 13013 Marseille
Quelques aspects de modélisation des cristaux photoniques, des métamatériaux et des structures plasmoniques
Une activité scientifique importante s'est structurée autour de la question du contrôle des ondes et en particulier des ondes optiques. Si beaucoup de concepts étaient déjà présents dans la littérature sous une forme parfois embryonnaire, les progrès technologiques ont rendu accessible des structures dont les dimensions sont compatibles avec les applications en photonique. Aussi des sujets tels que la plasmonique ont connu un regain d'intérêt très important. Nous verrons comment depuis quelques dizaines d'années des sujets tels que les cristaux photoniques ou encore plus récemment les méta-matériaux ou ce qu'il est convenu d'appeler l'optique de transformation ont changé l'approche de certains problèmes. En effet, depuis le début du millénaire, les scientifiques s'affairent à proposer des matériaux composites nouveaux. Le plus souvent désignés par métamatériaux, ils permettent d'accéder à des effets quelque fois spectaculaires et contre intuitifs et souvent inaccessible par d'autres moyens. Les propositions les plus médiatisées ont été la cape d'invisibilité et la lentille parfaites toutes deux proposées par le physicien anglais Sir John Pendry. A titre d'exemple, nous nous concentrerons sur l'invisibilité. Après une introduction des phénomènes mis en jeux nous montrerons que ces idées développées pour contrôler la lumière deviennent au gré d'un changement d'onde des structures antisismiques ou des protections contre la houle. Nous verrons en dernier lieu comment ces mêmes idées peuvent s'appliquer aux plasmons de surface.

Jeudi 21 Novembre 2013
Eric Vivier, DVM, PhD
Professeur d’Immunologie, Hôpital de la Conception - Directeur, Centre d'Immunologie de Marseille-Luminy (CIML) - Membre de l’Institut Universitaire de France
Inhiber l’inhibition: vers de nouvelles thérapies contre le cancer
Le système immunitaire nous protège contre les agressions externes, comme les infections microbiennes (virus, bactéries, parasites, champignons), mais aussi contre les agressions internes, comme les cancers. L’efficacité du système immunitaire à éliminer ces agresseurs est très finement contrôlée, permettant ainsi au système immunitaire de ne pas attaquer l’organisme sain lui-même. Les dérèglements de ces systèmes de régulation de l’immunité sont d’ailleurs à l’origine de pathologies inflammatoires qui peuvent être graves, telles que les maladies auto-immunes et les allergies. L’une des découvertes récentes en immunologie a été de révéler l’existence de molécules inhibitrices qui participent à la régulation du système immunitaire. Ainsi des récepteurs inhibiteurs exprimés à la surface de cellules de l’immunité, comme les lymphocytes, peuvent bloquer les réactions immunitaires. Des innovations thérapeutiques en transplantation hématopoïétique ont montré l’efficacité de certains récepteurs inhibiteurs, appelé KIR, quant ils sont exprimés à la surface des cellules Natural Killer (NK), des lymphocytes cytotoxiques, qui peuvent sélectivement tuer des cellules stressées comme les cellules tumorales ou les cellules infectées par des microbes. Sur ces bases et en partenariat avec la société de biotechnologie Innate-Pharma (http://www.innate-pharma.com/fr), nous avons contribué au développement d’un nouveau médicament, un anticorps monoclonal humain Lirilumab (IPH2102/BMS-986015) qui bloque l’action des récepteurs KIR des cellules NK. En bloquant ces récepteurs, Lirilumab favorise l’activation des cellules NK, et, potentiellement, la destruction des cellules tumorales par ces dernières. Après des essais pré-cliniques chez la souris et de phase 1 couronnés de succès, ce nouveau médicament est à l’essai en phase II dans le traitement de 2 types de leucémies, le myélome multiple et les leucémies aigues myéloides, et en phase I en combinaison dans des indications de tumeurs solides. Ce nouveau traitement s’inscrit dans la dynamique actuelle de génération d’anticorps médicaments qui bloquent les récepteurs inhibiteurs qui sont exprimés par les lymphocytes T comme CTLA-4 (ipilimumab; YERVOY) et PD-1 (nivolumab, BMS-936558). L’efficacité clinique de ces anticorps est très encourageante dans plusieurs types de cancers comme le mélanome métastatique, le cancer prostatique et le cancer du poumon non à petites cellules. Il est d’autant plus remarquable, que, quand le bénéfice clinique est présent, il est à long terme. Cela étant, ces traitements ne semblent apporter un bénéfice clinique que chez une sous population de patients (environ 20% pour Yervoy), suscitant donc plus d’investigations pour mieux comprendre les bases de leur efficacité, afin de personnaliser de manière optimale l’utilisation de ces nouvelles thérapies basées sur les anticorps et bloquant l’inhibition. http://www.ciml.univ-mrs.fr/fr/science/lab-eric-vivier/pour-tous

Jeudi 28 Novembre 2013
Dr Yevgen A. Karpichev
L.M. Litvinenko Institute of Physical Organic Chemistry & Coal Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine (NASU), Donetsk, Ukraine
Design of surfactant self-assemblies for enhancing organic reactivity

Jeudi 05 Décembre 2013
Sébastien Nénon
Laboratoire de Chimie Théorique, Unité de Chimie Physique Théorique et Structurale, Université de Namur
Optoelectronic properties of organic/inorganic interfaces: a SCC-DFTB insight
In last decades, organic electronics has become a challenging area for the development of theoretical chemistry. In particular, the ab-initio modeling of interfaces and their properties is nowadays possible, even on very large systems. Organic/inorganic interfaces play a key role in electronic and optic devices implied in a wide range of applications ranging from display, to medical imaging or communication. In fact, the interaction of a molecule (isolated or within a film) with an inorganic substrate can tune the properties of the active material. Beyond the intrinsic properties of the molecule, the specific interaction with the surface can induce nonlinear optical properties, modify the contrast between the properties of the two forms of a switch, or even tune the workfunction of an electrode. The presentation will first introduce the SCC-DFTB model, together with the post-treatment methods that permit to address interface properties. Then, different practical cases will also be presented, from fundamental to applied physico-chemistry, to explain how it is nowadays possible to use theoretical chemistry for a rational design of active interfaces.

Mardi 14 Janvier 2014
S. Ismat Shah
Physics and Astronomy and Materials Science and Engineering
University of Delaware, Newark DE 19716
Solution processed organic bulk-heterojunction solar cells
Solution-processed organic solar cells (OSC) could possibly be an economical alternative to the conventional photovoltaic technology owing primarily to the fact that a totally non-vacuum technology could be developed. However, there are still performance and stability issues that currently limit OSC application. These issues are related to the device materials and processing. Since phase separation between the electron donor and electron acceptor is a required step during fabrication, achieved by annealing the films, the device efficiency is limited by domain sizes which affects carrier collection. Collection, in turn, is controlled by the life time and mobility of the carriers. This talk will focus on the morphology evolution of the active layer of organic bulk-heterojunction solar cells in connection with the carrier collection and efficiency optimization. Interdiffusion is also a critical factor determining OSC device performance. I will describe how we can quantitatively determine interdiffusion, particularly that of the contacts material and the active layer.

Jeudi 23 Janvier 2014
Karine ANSELME
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M), UMR CNRS 7361, Mulhouse
Des matériaux pour contrôler la fonction cellulaire
Les modifications de surface des matériaux sont utilisées pour contrôler et évaluer la fonction cellulaire depuis plusieurs dizaines d’années. Un exemple de ceci est la possibilité de contrôler l’intégration tissulaire de prothèses médicales en changeant leur composition, leur chimie, leur énergie, leur topographie de surface ou leurs propriétés mécaniques. De même, le contrôle de la surface des matériaux est aussi un élément clé dans l’efficacité des outils de diagnostic, des dispositifs pour la culture cellulaire, des bio-senseurs ou des systèmes de relargage de médicaments. Les cellules ont la capacité de discriminer et réagir spécifiquement aux caractéristiques de surface des matériaux considérées à l’échelle micrométrique aussi bien que nanométrique. Après une description générale des mécanismes cellulaires qui permettent aux fonctions cellulaires d’être contrôlées par les matériaux, je présenterai quelques exemples de matériaux modifiés et utilisés dans le but de contrôler la fonction cellulaire dans diverses applications.

Jeudi 30 Janvier 2014
Prof Téodor Silviu BALABAN
Aix Marseille Université, CNRS UMR 7313, Institut des Sciences Moléculaires de Marseille, Chirosciences, Avenue Escadrille Normandie Niemen, Service 442, F-13397 Marseille CEDEX 20, France
Supramolecular Chirality with Porphyrins
Chirality is a fascinating property of matter spanning scales from molecules to galaxies brought about by the non-superimposition of an object with its mirror image. In Marseille, within the Team Chirosciences we have studied various porphyrins equipped with recognition groups capable of inducing spontaneous self-assembly triggered by certain stimuli and change in the external conditions, such as solvent polarity, temperature and/or pH. We,[1] as well as other groups,[2-5] are interested at how occurs the transfer of molecular chirality to the supramolecular level, that is from the nano- to the microscale, especially if this involves a nucleation event followed by chiral amplification, which is still a poorly understood phenomenon. We will present recent examples of porphyrins equipped either (i) with an atropisomeric recognition group,[6] (ii) with the phenylalanine-phenylalanine dipeptide (FF) encountered also in the β-amyloid peptide, notorious for inducing its aggregation into fibrils, tangles and plaques associated with Alzheimer’s disease,[7] as well as (iii) with sulphonate groups conferring solubility in water. At low pH we observed the formation of helicoidal tubular assemblies from meso-tetrakis-4-sulphonatophenylporphyrin (TPPS4).[8] In this latter case, an apparent achiral porphyrin, upon self-assembly, generates by symmetry breaking homochiral supramolecular species, a fact which we are currently trying to rationalize and to control experimentally. REFERENCES 1. T. S. Balaban “Self-assembling Porphyrins and Chlorins as Synthetic Mimics of the Chlorosomal Bacteriochlorophylls” in Handbook of Porphyrin Science with Applications to Chemistry, Physics, Materials Science, Engineering, Biology and Medicine, K. M. Kadish, K. M. Smith and R. Guilard, Eds., World Scientific: Singapore, 2010, Vol. 1, pp. 221-306. 2. C. Fouquey, J.-M. Lehn, A.-M. Levelut, Adv. Mater. 1990, 2, 254-257. 3. P. Iavicoli, H. Xu, L. N. Feldborg, M. Linares, M. Paradinas, S. Stafström, C. Ocal, Nieto-Ortega, J. Casado, J. T. López Navarrete, R. Lazzaroni, S. De Feyter, D. B. Amabilino, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9350-9362. 4. S. Cantekin, H. M. M. ten Eikelder, A. J. Markvoort, M. A. J. Veld, P. A. Korevaar, M. M. Green, A. R. A. Palmans, E. W. Meijer, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6426-6431. 5. N. Micali, H. Engelcamp, P. G. van Rhee, P. C. M. Christianen, L. Monsù Scolaro, J. C. Maan, Nature Chem. 2012, 4, 201-207. 6. C. Chappaz-Gillot, G. Canard, F. Andreoli, N. Vanthuyne, M. Giorgi, J.-V. Naubron, V. Monnier, R. Rosas, C. Roussel, T. S. Balaban, Eur. J. Org. Chem. 2012, 6526-6536. 7. G. Charalambidis, E. Georgilis, M. K. Panda, C. E. Anson, A. K. Powell, S. Doyle, D. Moss, T. Jochum, P. N. Horton, S. Cole, M. Linares, D. Beljonne, J.-V. Naubron, J. Conradt, H. Kalt, A. Mitraki, A. G. Coutsolelos, T. S. Balaban, manuscript in preparation. 8. J. M. Short, J. A. Berriman, C. Kübel, Z. El-Hachemi, J.-V. Naubron, T. S. Balaban, ChemPhysChem 2013, 14, 3209-3214.

Jeudi 06 Février 2014
Elizabeth Gillies, PhD
Associate Professor and Canada Research Chair
The University of Western Ontario, Canada
Synthesis and Assembly into Functional Nanoscale Materials
Biomaterials are increasingly important in the development of new strategies for the diagnosis and treatment of disease. In particular, many drugs and drug candidates exhibit undesirable properties such as low solubility, rapid excretion, or an inability to cross cell membranes. Their incorporation into nanosized biomaterials such as micelles, nanoparticles or vesicles can address these issues. With the goal of obtaining optimal performance, increasing demands are placed on the materials to perform multiple functions such as tissue targeting and “smart” release, while at the same time maintaining biocompatibility and degradability. This talk will describe the Gillies group’s research on new functional biodegradable polymers, their assembly into nanoscale structures such as micelles, nanoparticles and vesicles, and studies of their biological properties.

Jeudi 13 Février 2014
Prof. Dr. Peter Bäuerle
Institute of Organic Chemistry II and Advanced Materials, Ulm University, Germany
Organic photovoltaics: With tailored materials on the move to future technology
The lecture will give an introduction to organic photovoltaics (OPV) and discuss the state‐of‐the‐art of this future technology. The progress and the problems in the development of novel organic semi‐ conducting materials based on “small molecules”, and in particular oligothiophenes will be described. [1] Very recently, we could increase the efficiency in vacuum‐processed small molecule organic solar cells to (record) values of 6.9‐7.7% for single junction cells [2] and (world record) values of 12.0% for multi‐stack cells.[3] The technology of light‐weight, flexible, and semi‐transparent organic solarfoils is starting to be commercialized and first applications in building and car integration will appear on the market soon.[4] [1] A. Mishra, P. Bäuerle, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2020‐2067. [2] R. Fitzner, E. Mena‐Osteritz, A. Mishra, G. Schulz, E. Reinold, M. Weil, C. Körner, H. Ziehlke, C. Elschner, K. Leo, M. Riede, M. Pfeiffer, C. Uhrich, P. Bäuerle, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 11064–11067. [3] Press release on January 16th , 2013, Heliatek (www.heliatek.com) and Ulm University (http://www.uni‐ulm.de/en/nawi/institute‐of‐organic‐chemistry‐ii‐and‐advanced‐materials.html) [4] www.heliatek.com

Vendredi 28 Février 2014
Gilles Bourret
Templated Lithographic Synthesis of Hybrid Nanomaterials
Optical and electrical properties of metals and semiconductors are profoundly related to their composition and geometry at the nanoscale. We will present very recent advances in templated syntheses based on the use of porous alumina membranes to control nanoscale hybrid architectures with nanometer precision. In particular, we are able to study the emission properties of nanostructures made of a polythiophene disk separated by fixed nanoscopic distances from a plasmonic gold nanorod. The intense plasmonic field generated by the nanorod modifies the shape of the polythiophene emission spectrum, and the strong distance dependence of this modulation forms the basis for a new type of “plasmophore ruler”.(1) We also report the synthesis of semiconducting organic/inorganic core-shell nanowires with tunable antennas.(2) Finally, we will discuss a new high-throughput technique combining templated electrochemical synthesis and lithography for fabricating coaxial nanowires with sub-10 nanometer resolution in both linear and radial dimensions. This method allows the fabrication of nanowires composed of multiple shells with unprecedented control in terms of position and dimension of each component.(3) We report the synthesis of various combinations of coaxial nanowires composed of metals, metal oxides, metal chalcogenides and conjugated polymers. In particular, we demonstrate the ability to synthesize catalytic and plasmonic metal nanorings around and inside semiconductor nanowires. (1) G. R. Bourret, T. Ozel, M. Blaber, C. M. Shade, G. C. Schatz and C. A. Mirkin, Nano Lett., 2013, 13, 2270–2275 (2) T. Ozel, G. R. Bourret, A. L. Schmucker, K. A. Brown and C. A. Mirkin, Adv. Mater., 2013, 4515-4520 (3) T. Ozel, G. R. Bourret and C. A. Mirkin, unpublished results

Jeudi 13 Mars 2014
Emmanuèle Helfer
Equipe « Cytosquelette et Morphogénèse Cellulaire » Laboratoire d’Enzymologie et Biochimie Structurales, UPR 3082 CNRS, 91198 Gif‐sur‐Yvette Cedex, France
Deciphering the interactions between actin and cell membranes
Actin is a major protein of the cytoskeleton which takes part into many cell processes like cell division, migration, morphogenesis… Cell membranes are mostly remodeled by the actin cytoske-leton. For example, in response to migration signaling, the cell induces the polymerization of an actin branched network towards the plasma membrane. This growing network exerts a pushing force against the membrane, leading to cell protrusion, the first step of cell migration. To do so, the actin network needs to be tightly controlled in time and space. Such complexity has raised interest from both physics and biology communities. Here, I will describe two works that show the versatile interaction of a specific actin structure, the actin branched network generated by the Arp2/3 branching complex, with membranes. In a first part, I will show an in vitro approach in which we reconstituted the branched actin array at the surface of giant unilamellar vesicles (GUVs) by anchoring an actin activator to the GUV surface. The growth of the actin network against the GUV induces its propulsion. Our macroscopic obser-vations of actin-propelled GUVs shed light on molecular details of the mechanism of actin-based motility. We showed that efficient continuous propulsion is due to the right balance between the free diffusion of the actin activator at the GUV surface and its segregation while it is transiently interacting with the actin network, a competition which is controlled by Arp2/3 [1]. In a second part, I will describe a cell biology approach in which we analyzed the role of actin in intracellular transport. We studied the distribution of the actin activator on endosomal membranes, the WASH complex. Our observations suggest that actin contributes to the dynamic exchange of the activator between the cytosol and the endosomes. Moreover, we showed that actin polymerization regulates the organization of WASH into small and discrete domains at the surface of endosomes. Our data suggest a potential role of actin in proteo-lipidic domain compartmentalization of endosomes, a precursor step to endosomal sorting [2]. These two examples show how actin structures can exert different functions in cells, depending where their assembly is triggered. [1] Arp2/3 controls the motile behavior of N-WASP-functionalized GUVs and modulates N-WASP surface distribution by mediating transient links with actin filaments. V. Delatour*, E. Helfer*, D. Didry, K. H. D. Lê, J.-F. Gaucher, M.-F. Carlier, G. Romet-Lemonne. Biophys. J. 94, 4890-4905 (2008) [2] Actin polymerization controls the organization of WASH domains at the surface of endosomes. E. Derivery*, E. Helfer*, V. Henriot, A. Gautreau. PLoS One 7, e39774 (2012)

Jeudi 20 Mars 2014
Philippe KNAUTH
MADIREL, UMR 7246 CNRS - Aix-Marseille Université
Nanostructured TiO2 for Li-Ion Batteries
The development of microbatteries is an important objective for powering microelectronic devices for remote or nomadic use, but they currently lack the necessary power. Three-dimensional (3D) design can significantly improve the power density, by increasing the interfacial area between active components of the battery and keeping the diffusion distances short. I will first rapidly present the current status on the development of lithium ion batteries using nanostructured TiO2 (anatase, rutile, brookite) and on microbatteries. I will then focus on the work at Madirel for the design of 3D microbatteries based on TiO2 nanotubes made by electrochemical anodization of titanium metal films deposited on silicon substrates. The length, diameter and wall thickness of the nanotubes can be designed by changing the electrochemical parameters (potential, time, electrolyte). The remaining back side metal allows direct integration on microelectronic circuitry, because Ti is well known to TiSi2 with silicon, allowing Ohmic contacts to be formed. Li-ion conducting polymer electrolyte (PEO-PMMA) can be electrodeposited inside the nanotubes, forming a continuous separator; possible limitations due to the low thickness of the polymer electrolyte will be discussed. Finally, electrophoretic deposition of a positive electrode material over the polymer lining is currently explored and could then give a fully electrochemically fabricated 3D lithium ion microbattery.

Jeudi 27 Mars 2014
Rafik Addou
NanoeleNanoelectric Materials Laboratory, Department of Materials Science & Engineering, The University of Texas at Dallasctric Materials Laboratory, Department of Materials Science & Engineering, The University of Texas at Dallas
Propriétés de l’interface avec MoS2 dominée par les défauts (X/MoS2, X= surface exfoliée, métal, oxyde)
Je vais présenter les derniers résultats obtenus au laboratoire du Prof. Robert Wallace Nanoelectric Materials Lab [1] concernant la nouvelle thématique du Department of Materials Science & Engineering, à savoir les matériaux binaires analogues au graphène. En raison de sa structure hexagonale similaire au graphène, la ‘molybdénite’ MoS2 revêt un intérêt majeur lié à la présence d’une bande interdite [2]. En utilisant les techniques de caractérisation de surface disponibles au département (STM, XPS et I-V), nous avons montré que les défauts intrinsèques observés sur un échantillon naturel de MoS2 jouent un rôle prépondérant dans le type de conductivité et la résistance des contacts électriques [3]. Ceci a motivé nos études détaillées sur les imperfections détectées sur deux dichalcogénures de métaux de transition naturels que sont MoS2 et WSe2 après exfoliation. Dans une deuxième partie, je discuterai la physicochimie à l’interface X/MoS2 (X= Au, Pd, Cr, Y, Y2O3, HfO2 et MoOx). Je démontrerai que les métaux réagissent (Y, Cr) ou non (Au, Pd) selon la valeur de leurs travail de sortie [3]. A contrario, les mesures de photoémission ne montrent aucune réaction chimique entre le substrat et les oxydes [4, 5]. Ce travail a été supporté par les centres SWAN (Southwest Academy on Nanoelectronics) et LEAST (Low Energy Systems Technology). [1] http://www.utdallas.edu/~rmwallace/ [2] H. Coy Diaz, R. Addou, and M. Batzill, Nanoscale, 2014, 6, 1071-1078 [3] S. McDonnell, R. Addou, C. Buie, R. M. Wallace, and C. L. Hinkle., ACS Nano (2014) DOI: 10.1021/nn500044q [4] MoOx hole contacts on MoS2 and WSe2: interface chemistry and band alignment S. McDonnell, A. Azcatl, R. Addou, C. Gong, C. Battaglia, S. Chuang, K. Cho, A. Javey, and R. M. Wallace (submitted to ACS Nano) [5] MoS2 Functionalization for Ultra-thin Atomic Layer Deposited Dielectrics, A. Azcatl, S. McDonnell, S. KC, X. Peng, H. Dong, X. Qin, R. Addou, G. I. Mordi, N. Lu, J. Kim, M. J. Kim, K. Cho, and R. M. Wallace (submitted to APL)

Jeudi 03 Avril 2014
Dr. Xavier MARI
MIO - MEDITERRANEAN INSTITUTE OF OCEANOGRAPHY, INSTITUT MEDITERRANEEN D’OCEANOLOGIE Unité Mixte AMU - CNRS - IRD - UTV
The neglected impact of soot
Le carbone-suie est émis dans l’atmosphère suite à la combustion de biomasse et de carburants fossiles. Alors que les impacts de ces aérosols sur la santé et le climat sont étudiés depuis de nombreuses années, son impact sur l’écosystème marin fait l’objet d’un intérêt très récent et n’a fait l’objet que d’un nombre très limité d’études. Ceci est d’autant plus surprenant qu’une quantité importante de Carbone-suie termine son parcours dans l’océan. Le Carbone-suie se dépose à la surface de l’océan sous forme de dépôts secs et humides et l’on estime à environ 70 Tg de Carbone-suie qui se déposent annuellement sur l’océan. Par ailleurs, le Carbone-suie ne pénètre dans l’océan pas seulement via des dépôts atmosphériques directs, mais également à partir du lessivage des sols suivi d’un transport par les fleuves. Les effets potentiels de l’introduction de cet aérosol dans le milieu marin sont nombreux ; l’un des principaux effets étant une altération du cycle des éléments dans la colonne d’eau. Au cours de ce séminaire, j’aborderai quelques unes des implications du Carbone-suie dans l’océan en présentant des résultats d’une étude réalisée en Nouvelle-Calédonie.

Jeudi 10 Avril 2014
Roger Morin
CINaM, Campus deLuminy, Marseille
Dissociation ionique de l’eau et champ électrique à l’échelle nanométrique
La dissociation ionique de l’eau est une réaction fondamentale, fixant le pH de l’eau. Exceptées des expériences reposant sur quelques rares méthodes1,2, c’est pour essentiel des simulations numériques qui permettent d’appréhender le rôle d’un champ électrique dans cette réaction3, 4. De manière indirecte, on sait pourtant que des champs intenses de l’ordre du V/nm sont naturellement présents dans nombre de situations expérimentales par exemple à l’interface métal-solution ou dans le volume d’une solution pendant des durées très courtes correspondant à des configurations moléculaires peu fréquentes. Au travers de travaux récents effectués au CINaM5,6 je montrerai comment la mise en œuvre de nouvelles méthodes physiques d’établissement d’un champ électrique à l’échelle nanométrique a permis l’acquisition de résultats originaux concernant la dissociation ionique de l’eau. Au delà de ces études, il nous apparaît que le contrôle ou la prise en compte du champ électrique, au travers des modifications importantes qu’il engendre dans un courant tunnel, pourrait ainsi être essentiel dans la description des réactions de transfert d’électrons aux interfaces, dans les molécules et dans les structures nanométriques comme par exemple celles intervenant dans la photosynthèse ou dans les dispositifs photovoltaïques. 1 “Vibrational Stark effect of adsorbates at electrochemical interfaces”  Lambert, D. K., Electrochim. Acta 1996, 41, 623 2 “The influence of the surface electric field on water ionization: a two step dissociative ionization and desorption mechanism for water ion cluster emission from a platinum field emitter tip” Christopher J. Rothfuss, Valentin K. Medvedev, Eric M. Stuve Journal of Electroanalytical Chemistry 554_/555 (2003) 133_/143 3 “Autoionization in Liquid Water” P.L. Geissler, C. Dellago, D. Chandler, J. Hutter, and M. Parinello Science, 291, 2121-2124 (2001) 4 “Ab Initio Molecular Dynamics Study of Dissociation of Water under an Electric Field” A. Marco Saitta, Franz Saija, and Paolo V. Giaquinta Phys. Rev. Let. 108, 207801 (2012) 5 « Proton and light ion nanobeams from field ionization of water » Z. Hammadi, M. Descoins, E. Salançon, and R. Morin Appl. Phys. Lett. 101, 243110 (2012) 6 « Field nano-localization of gas bubble production from water electrolysis » Z. Hammadi, R. Morin, and J. Olives Appl. Phys. Let. 103, 223106 (2013)

Lundi 14 Avril 2014
Juan Manuel Garcia-Ruiz
Laboratorio de Estudios Cristalográficos, IACT, CSIC-Universidad de Granada, Granada, Spain
In Situ Live Observation of Nucleation and Dissolution of Sodium Chlorate Nanoparticles by Transmission Electron Microscopy
The formation of crystals from solution requires the initial self-assembly of units of matter into stable periodic structures reaching a critical size. The early stages of this process, called nucleation, are very difficult to visualize. Here we describe a novel method that allows real time observation of the dynamics of nucleation and dissolution of sodium chlorate clusters in an ionic liquid solution using in situ transmission electron microscopy. Using ionic liquids as solvent circumvents the problem of evaporation and charging, while the nucleation frequency was reduced by using saturated solutions. We observe simultaneous formation and dissolution of prenucleation clusters, suggesting that high-density fluctuations leading to solid cluster formation exist even under equilibrium conditions. In situ electron diffraction patterns reveal the simultaneous formation of crystalline nuclei of two polymorphic structures, the stable cubic phase and the metastable monoclinic phase, during the earliest stages of nucleation. These results demonstrate that molecules in solution can form clusters of different polymorphic phases independently of their respective solubility.

Jeudi 17 Avril 2014
Prof. CHENG Quan
Department of Chemistry, University of California, Riverside, CA 92521, USA
Supported Lipid Membranes on Calcinated Nanofilms for Label-free SPR Study of Biomolecular Interactions
Supported lipid membranes (SLMs) preserve many biophysical properties of cellular membrane and thus offer a unique system for protein structure-function study. This seminar will discuss the fabrication of SLMs on a calcinated nanofilm for establishing biomimetic interfaces in molecular interaction study using the label-free surface plasmon resonance (SPR) technique. Nanoscale silicate layers are constructed with a layer-by-layer (LbL) deposition/calcination process, where photolithographic techniques are applied to pattern the silicate layer and generate various structures including channels and microarrays for throughput analysis. Calcination of nanoparticle-based plasmonic films has been designed and employed for improving sensitivity and enabling orthogonal detection including onchip MS analysis for chemical identification. Applications of the calcinated nanofilms in membrane stability assessment, carbohydrate-protein interaction, signal amplification towards ultrasensitive detection, and in situ construction of a polymer coating for investigation of cell adhesion using host-guest reactions will be presented. Reference: Phillips, KS; Wilkop, T.; Wu, JJ; Al-Kaysi, RO; Cheng, Q. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9590-9591. Liu, Y.; Cheng Q and Hooley, RJ. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10383-10390. Linman, MJ; Abbas, A; Cheng, Q. Anal Chem 2011, 83, 5936-43. Liu, Y; Young, MC; Cheng, Q; Hooley, RJ. Angew Chem Int Ed. 2012, 51, 7748-51.

Vendredi 18 Avril 2014
Luca Muccioli
Dipartimento di Chimica Industriale “Toso Montanari” and INSTM, Università di Bologna, Italy
Charge Separation in Organic Solar Cells: Strategies to Counter Coulomb Interaction
Electrostatic interactions and electronic polarization govern the energy landscape of localized charge carriers in soft (i.e. disordered) low-dielectric constant organic semiconductors and at their interfaces, where molecular anisotropy strikingly affects the photocarrier generation at donor:acceptor (D:A) junctions. Here we present two examples of quantitative theoretical prediction of electronic properties at the donor/acceptor interface, based on the combination of atomistic Molecular Dynamics simulations with quantum mechanics calculations [1]. To describe the polarization of electronic clouds in the medium, and account for the local electric fields generated by charge carriers, we employ instead a recently-developed classic microelectrostatics method [2]. The first example deals with the well know and well performing P3HT:PCBM workhorse. We show that at room temperature about 50% of interfacial electron-hole pairs can freely escape their mutual Coulomb attraction, helped by the microscopic fields generated by the favourably oriented quadrupole moments of π-stacked polymer chains and by the randomly oriented dipoles of PCBM molecules [2]. In the second example, by considering a planar interface between perylene (D) and a benzoperylene diimide (A) mesogens, we tackle the issue of charge separation mechanism in solar cells based on discotic liquid crystals, a type of device which has been proposed since many years, but that never found successful demonstrations yet. We show that, contrary to conventional wisdom, the interfacial mismatch between π–conjugated cores is an important design principle, rather than a situation to be avoided, as it favours the formation of weakly bound CT states which can efficiently mediate charge separation without being prone to fast recombination [3]. These system-specific results show how molecular organization can be exploited to maximize charge separation and at the same time quantify the contribution of the polarizable environment to electron-hole “solvation”, while their generalization suggests novel rational rules for performance optimization in organic solar cells. References [1] D. Beljonne, J. Cornil, L. Muccioli, C. Zannoni, J.-L. Brédas, F. Castet, Chem. Mater., 23, 591 (2011); J. Cornil, S. Verlaak, N. Martinelli, A. Mityashin, Y. Olivier, T. Van Regemorter, G. D’Avino, L. Muccioli, C. Zannoni, F. Castet, D. Beljonne, P. Heremans, Accounts of Chemical Research, 46, 434 (2013) [2] G. D’Avino, S. Mothy, L. Muccioli, C. Zannoni, L. Wang, J. Cornil, D. Beljonne, F. Castet, J. Phys. Chem. C, 117, 12981 (2013) [3] J. Idé, R. Méreau, L. Ducasse, F. Castet, H. Bock, Y. Olivier, J. Cornil, D. Beljonne, G. D’Avino, O. M. Roscioni, L. Muccioli, C. Zannoni, J. Am. Chem. Soc., accepted (2014)

Jeudi 15 Mai 2014
Pierre-Etienne Meunier
Laboratoire d’Informatique Fondamentale de Marseille, LIF, UMR 7279 CNRS - Aix-Marseille Université
Optimisation du placement de nano-particules sur une grille rectangulaire
Dans cet exposé, je présenterai le modèle théorique des pavages auto-assemblants, développé il y a environ 15 ans par Erik Winfree (Caltech), qui est à l'origine de techniques expérimentales comme l'origami ADN. Dans ce modèle, on considère l'assemblage de tuiles carrées sous des contraintes d'égalité de séquences ADN sur leurs côtés. Depuis une dizaine d'années, ce modèle a permis le développement de techniques expérimentales puissantes, et ses derniers développements permettent d'entrevoir la production expérimentales de structures actives, comme par exemple des robots moléculaires ou des réseaux neuronaux. Après une présentation du modèle et de ses perspectives, je présenterai un travail récent, où nous avons étudié une technique de construction de grilles rectangulaires contenant des nanoparticules dans certaines cases. Notre résultat montre qu'on peut embarquer des algorithmes assez généraux dans ce problème, et par conséquent, qu'il est difficile (NP-complet, en termes informatiques) de trouver le plus petit programme capable d'assembler le motif donné en entrée. Une partie de la preuve est produite par ordinateur, et n'est vérifiable qu'au prix d'un calcul assez long (plusieurs années sur un seul processeur).

Lundi 19 Mai 2014
Prof. Dr. Henning Riechert
Director, Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Berlin, Germany
From 2-dimensional heterostructures to semiconductor nanowires and to layered materials
In my talk, I will give a brief introduction to research at the Paul-Drude-Institut. Our work is a symbiosis of materials science and solid state physics, aiming at new or enhanced functionalities in semiconductor-based devices. Examples for our extensive research on the growth of heterostructures are III-V nanowires, leading to nano-LEDs grown on Si, the epitaxial growth of ferromagnetic metals on III-Vs for spintronics, and attempts at scalable growth of graphene.

Jeudi 05 Juin 2014
Ulrich Dahmen
National Center for Electron Microscopy, LBNL, Berkeley, California, USA
Recent Advances and Post-TEAM Opportunities in Electron Microscopy
The development of aberration correction for electron microscopy has greatly improved our ability to characterize materials at the atomic scale. The TEAM project at the National Center for Electron Microscopy was launched to develop the next generation electron microscope with the goal of reaching a resolution of 0.5Å. The project was a collaborative effort between several DOE labs and commercial manufacturers. Since its successful conclusion in 2009, TEAM has contributed in numerous ways to advances in the field – by developing novel technologies, enabling new science and opening opportunities for innovation. This talk will briefly describe some of the new technologies such as electron-optical elements, stages, software and detectors that have now become broadly available. Their impact on materials characterization will be highlighted with examples of recent applications of the TEAM suite of instruments. Examples will include tomography, dynamics, observation of beam-sensitive materials, liquid cell microscopy, and high-precision measurement of atomic positions at grain boundaries in metallic and graphene bicrystals. Looking beyond the current state of the art, this talk will also outline some important new opportunities for further developments in electron microscopy. http://www.lbl.gov/msd/people/investigators/dahmen_investigator.html

Jeudi 12 Juin 2014
Carlos Marques
Institut Charles Sadron, Université de Strasbourg, CNRS, Strasbourg, France
Transformation of lipid bilayers under photo-induced oxidation: bummer or crackerjack?
Oxidation can intimately influence and structurally compromise the levels of biological self-assembly embodied by intracellular and plasma membranes. Lipid peroxidation, a natural metabolic outcome of life with oxygen under light, is also a salient oxidation reaction in photomedecine treatments. However, the effect of peroxidation on the fate of lipid membranes remains elusive. Here we use a new photosensitizer that anchors and disperses in the membrane to achieve spatial control of the oxidizing species. We find, surprisingly, that the physical integrity of unsaturated unilamellar vesicles is preserved even for fully oxidized membranes. Membrane survival allows for the quantification by micropipette aspiration and fluorescence microscopy of the transformations of the peroxidized bilayers, providing key physical information to understand the effect of lipid oxidation on protein insertion and on other mechanisms of cell function. REFERENCES 1. Caetano, W. et al “Photo-induced destruction of giant vesicles in methylene blue solutions” Langmuir, 23, 1307 (2008). 2. Riske, K.A et al “Giant Vesicles under Oxidative Stress Induced by a Membrane-Anchored Photosensitizer.” Biophys. J., 97, 1362 (2009). 3. Haluska, C. K. et al “Photo-activated phase separation in giant vesicles made from different lipid mixtures” Biochem. Biophys. Acta, 1818, 666 (2012), 4. Mertins, O. et al Biophys. J., “Physical Damage on Giant Vesicles Membrane as a Result of Methylene Blue Photoirradiation”106, 162 (2014).

Jeudi 19 Juin 2014
Juan-Manuel Castro
Waseda University, Department of Electric Engineering and Bioscience. Laboratory for Molecular Cell Network & Biomedia Art. Visiting Researcher at IMERA, CINaM
Re-imagining the biological membrane
Carbon based-life, as we know it today, could not have developed without membranes. All living cells are universally enclosed by a selective permeable barrier: the plasma membrane. This soft boundary is a necessary prerequisite for maintaining life’s integrity. Hence, membranes are the most abundant biological structure in living matter. This talk presents an artistic and multidisciplinary perspective on the biological membrane and its potential as a media of expression. It is primarily focused on the description of two transdisciplinary projects within the fields of art and life sciences. The first project, Heliotropika (2011), is an installation that creates an interface between humans and cyanobacteria. The themes related to the conception and development of this project include: the photosynthetic membrane, the visualization of organic processes in real-time, and the potential interfacing with living cells. The second work, Fat between two worlds (in progress), is a project that explores the biophysics of phospholipids and cholesterol to create microstructures akin to living cells but with distinctive patterns. This part of the talk includes subjects such as the versatile nature of lipids, the artificial membrane, and the role of lipids in evolution, health and cognition. Membranous boundaries have been described as primordial microenvironments, which may have preceded the appearance of cellular life on earth. Currently, as a novel techno- scientific artifact, the artificial membrane forces us not only to evaluate the consequences of protocell technology, but also to confront our views about life and its creation. Just as genetic and tissue engineering have become major ethical issues, membrane-based biosystems are crucial to a philosophical discussion of biomaterial practices. Through a wide-ranging approach, this presentation wants to capitalize on the relevance of membranes as unique media for artistic expression, concerned not only with innovative developments within biomedia creation, but also with larger issues regarding the role of life sciences and aesthetics in our society.

Jeudi 26 Juin 2014
Giacomo Bergamini
Department of Chemistry "G. Ciamician", University of Bologna ; Interuniversity Research Centre for the Chemical Conversion of Solar Energy, and Center for Nano Science and Technology @Polimi, Italian Institute of Technology (IIT), Milano
Supramolecular Photochemistry: from basic concepts to energy conversion
In Nature, photons are exploited as energy (e.g., in the photosynthetic process) and elements of information (e.g., in vision). In the last years, light has also been extensively used in artificial systems at the nanometer scale for energy conversion and information processing. It has been shown that, by assembling suitable molecular components, it is possible to construct molecular-level devices and machines in which light provides the energy needed for performing and/or the signal necessary for monitoring desired functions. The type and utility of the light-related functions depend on the degree of organization of the chemical systems that make use of photons. The lecture will be a tour in the photochemistry, photophysic and electrochemistry of several molecular and supramolecular systems, carried out in the last years. In particular, the experimental studies on mono- and polynuclear complexes of transition metals and lanthanide ions, multichromophoric systems, dendrimers, nanoparticles, and molecular machines have been done in order to develop luminescent sensors for metal ions with signal amplification, smart emitting materials, molecular light-harvesting antennae to absorb and funnel solar radiation, light driven host-guest systems, metal nanoparticle synthesis, multi-ligands for the construction of 2D and 3D supramolecular polymers, organic emitting fibers and systems for solar energy conversion.

Jeudi 03 Juillet 2014
Luca Valentini
Materials Science Engineering Department, University of Perugia, Italy
Nanostructured polymer hybrids for stimuli responsive design and surface modification
The control of the nanostructure and the addition of nanoparticles to polymers has led to functional property enhancements in a number of polymeric systems as a material answer to continuous requirements from advanced industrial sectors. The availability of new nanoparticles with extraordinary properties (i.e. carbon nanotubes, graphene, but also nanocellulose and ceramic nanomaterials) have determined new and exciting possibilities for a continuous enlargement of polymer markets. The seminar addresses the recent applications of nanostructured polymers and nanocomposites as matrices of advanced composite materials. In all cases, the main processing approaches and the main functional properties characterizing these materials and their potential and current industrial applications are specifically addressed.

Jeudi 24 Juillet 2014
Prof. Ralf B. Wehrspohn
Fraunhofer-Institute for Mechanics of materials IWM Halle and Institute of Physics, Martin-Luther-University Halle-Wittenberg
Black Silicon Photovoltaics
A promising way to boost efficiencies in most known solar cell concepts is to improve light trapping in the absorber layer of the cell. The current state of the art light trapping in silicon solar cells is achieved by front side modifications like random- or inverted-pyramids with optimized anti-reflection coatings (ARC). They combine two important features: a very good enhancement in light-trapping for thick silicon absorbers (100 – 250 µm) and the capability to suppress electronic surface recombination. Such integrated ARC and passivation coatings consist of PECVD deposited dielectric layers (e.g. silicon-nitride, silicon-oxide, amorphous silicon). However, towards further cost reduction of silicon solar cells thinner absorber layers are required, which in turn demands much stronger improvement of high quality light-trapping features and the feasibility to effective passivation of the same. A nanotexture consisting of needle like structures -often called black silicon- shows excellent ARC and light trapping properties. Reflection losses are minimized to less than 1.6 % between a light wavelength of 300 – 1100 nm. Our black silicon light-trapping scheme enables an absorption enhancement factor of ~10 at the band edge of silicon (1150 nm) as compared to a simulated perfect ARC, where the Yablonovitch limit corresponds to a factor of 15. Towards the integration of our nanostructures into a solar cell device, the passivation performance of atomic layer deposited thin Al2O3 films is investigated on a variety of black etched structures. The coatings lead to measured surface recombination velocities of less than 13 cm/s on bifacially black structured and 12 cm/s on polished 1–5 cm p-type Si CZ wafers. These results demonstrate that this technology provides the important features described abvove: a very high light trapping efficiency and simultaneously very low surface recombination velocities, which are needed to reach high efficiencies with solar cell concepts based on thin c-Si absorbers [1,2,3]. A comparison of different black silicon textures from several groups world-wide is presented and discussed in the framework of light trapping efficiency, carrier lifetime and surface recombination velocities [4] Finally a novel route to prepare black silicon by metallurgical silicon including upgrading the quality of black silicon [5]. 1. M. Otto, M. Kroll, T. Käsebier, S.-M. Lee, M. Putkonen, R. Salzer, P. T. Miclea, and R. B. Wehrspohn, “Conformal Transparent Conducting Oxides on Black Silicon”, Adv. Mater. 22 (2010) 5035–5038. 2. M. Otto, M.Kroll, T. Käsebier, R. Salzer, A. Tünnermann, and R. B. Wehrspohn, “Extremely low surface recombination velocities in black silicon passivated by atomic layer deposition” Appl. Phys. Lett. 100 (2012) 191603. 3. K. Füchsel, M. Kroll, T. Käsebier, M. Otto, T. Pertsch, E.-B. Kley, R. B. Wehrspohn, N. Kaiser, A. Tünnermann, “Black silicon photovoltaics”, Proc. Of SPIE 8438 (2012) 84380M 4. Martin Otto, Michael Algasinger, Howard Branz, Benjamin Gesemann, Thomas Gimpel ,Kevin Füchsel, Thomas Käsebier, Stefan Kontermann, Svetoslav Koynov, Xiaopeng Li,Volker Naumann, Jihun Oh, Alexander N. Sprafke, Johannes Ziegler, Matthias Zilk, and Ralf B. Wehrspohn, Adv. Opt. Mater. Submitted. 5. X. Li , Y. Xiao , J. H. Bang , D. Lausch , S. Meyer, P.-T. Miclea, J.-Y. Jung , S. L. Schweizer, J.-H. Lee, and R. B. Wehrspohn” Upgraded Silicon Nanowires by Metal-Assisted Etching of Metallurgical Silicon: A New Route to Nanostructured Solar-Grade Silicon” Adv. Mater. 25 (2013) 3187-91.

Jeudi 11 Septembre 2014
Bertrand Mallet, Nathalie Jauny et Jacques Baratti
Cellule Plan Campus
État actuel des prévisions pour les travaux de rénovation du Bâtiment TPR1 - Campus de Luminy

Jeudi 25 Septembre 2014
Prof. Young Pak Lee
Director, Quantum Photonic Science Research Center, Hanyang University, Seoul, Korea
REPORTÉ
au mardi 14 octobre


Electromagnetic absorbers and manipulators based on meta-materials/structures
Perfect absorption of electromagnetic (EM) microwaves using metamaterials (MMs) is a budding research field for the potential applications in EM compatibility, solar energy, bolometer, sensor, etc. By minimizing the reflectance and eliminating the transmittance, the design and the fabrication of perfect absorbers (PAs) with near-unity absorption could be realized at microwave bands. The problem of EM noise comes to be more serious according to the advent of ubiquitous society, but the entry to the market for EM-wave materials is limited because of the absence of essential technology. Extended dissemination of high-speed and high-f digital products and smart equipments has made special EM-wave materials used in various fields. We are investigating advanced meta-structures and MMs for EM-wave absorption, MM technology for EM-wave absorption over 99% and ultrawide-band absorption, and MMs for EM-wave absorption independent of incident angle and polarization. For example, we propose a dual-band MM PA at microwave frequencies. Using a planar MM, which consists of periodic metallic donut-shape meta-atoms at the front separated from the metallic plane at the back by a dielectric layer, we demonstrate the multi-plasmonic high-frequency perfect absorptions induced by the third harmonic as well as the fundamental magnetic resonances. The origin of the induced multi-plasmonic perfect absorption was elucidated. It was also found that the perfect absorptions at dual peaks are persistent with varying polarization. At the same time, using a planar and flexible MM, we also obtained the low-frequency perfect absorption even with very small unit-cell size in snake-shape structure. These shrunken, deep-sub-wavelength and thin MM absorbers were numerically and experimentally investigated by increasing the inductance. The periodicity/thickness (the figure of merit for perfect absorption) is achieved to be 10 and 2 for single-snake-bar and 5-snake-bar structures, respectively. The ratio between periodicity and resonance wavelength (in mm) is close to 1/12 and 1/30 at 2 GHz and 400 MHz, respectively. The absorbers are specially designed for absorption peaks around 2 GHz and 400MHz, which can be used for depressing the EM noise from everyday electronic devices and mobile phones. Other application fields of microwave MMs are also mentioned, and challenging points for MMs are discussed to think about the improvements together.

Mercredi 01 Octobre 2014
Olivier Maury
Laboratoire de chimie, UMR5182 CNRS – Université de Lyon 1 - ENS Lyon
Polymethines : old dyes for modern applications in the near infra-red
Old polymethine dyes, discovered in the middle of the XIXth century for photography application, continue to hold a real fascination in the scientific community owing to their unique spectroscopic properties. In the last decade, these dyes found a renewal of interest for near-infrared (NIR) applications in biological imaging or for the design of advanced photonic materials (laser dyes, nonlinear optics…). Generally speaking, polymethine dyes are charged compounds where the positive (resp. negative) charge is delocalized between two electron-donating (resp. withdrawing) groups via an odd number of sp2 carbon atoms. In spite of their wide range of use, the complete rationalization of their very particular photophysical properties remains a matter of debate from both experimental and theoretical points of view. Herein, we will described our last results devoted to a deeper understanding of the polymethine structure-photophysical properties relationships, highlighting the particular influence of ion pairing effect and central functionalization. The particular structure of these chromophores allows displacing their properties in the near-infrared spectral range making them attractive candidates for optical limiting applications at telecommunication wavelength, or biphotonic imaging in the biological transparency windows.

Mardi 14 Octobre 2014
Prof. Young Pak Lee
Director, Quantum Photonic Science Research Center, Hanyang University, Seoul, Korea
Electromagnetic absorbers and manipulators based on meta-materials/structures
Perfect absorption of electromagnetic (EM) microwaves using metamaterials (MMs) is a budding research field for the potential applications in EM compatibility, solar energy, bolometer, sensor, etc. By minimizing the reflectance and eliminating the transmittance, the design and the fabrication of perfect absorbers (PAs) with near-unity absorption could be realized at microwave bands. The problem of EM noise comes to be more serious according to the advent of ubiquitous society, but the entry to the market for EM-wave materials is limited because of the absence of essential technology. Extended dissemination of high-speed and high-f digital products and smart equipments has made special EM-wave materials used in various fields. We are investigating advanced meta-structures and MMs for EM-wave absorption, MM technology for EM-wave absorption over 99% and ultrawide-band absorption, and MMs for EM-wave absorption independent of incident angle and polarization. For example, we propose a dual-band MM PA at microwave frequencies. Using a planar MM, which consists of periodic metallic donut-shape meta-atoms at the front separated from the metallic plane at the back by a dielectric layer, we demonstrate the multi-plasmonic high-frequency perfect absorptions induced by the third harmonic as well as the fundamental magnetic resonances. The origin of the induced multi-plasmonic perfect absorption was elucidated. It was also found that the perfect absorptions at dual peaks are persistent with varying polarization. At the same time, using a planar and flexible MM, we also obtained the low-frequency perfect absorption even with very small unit-cell size in snake-shape structure. These shrunken, deep-sub-wavelength and thin MM absorbers were numerically and experimentally investigated by increasing the inductance. The periodicity/thickness (the figure of merit for perfect absorption) is achieved to be 10 and 2 for single-snake-bar and 5-snake-bar structures, respectively. The ratio between periodicity and resonance wavelength (in mm) is close to 1/12 and 1/30 at 2 GHz and 400 MHz, respectively. The absorbers are specially designed for absorption peaks around 2 GHz and 400MHz, which can be used for depressing the EM noise from everyday electronic devices and mobile phones. Other application fields of microwave MMs are also mentioned, and challenging points for MMs are discussed to think about the improvements together.

Jeudi 23 Octobre 2014
Damien Cornu
Fritz Haber Institute, Max Planck Gesellschaft, Berlin
Characterization of F centers in magnesium oxide using a UHV compatible W-band EPR spectrometer
EPR spectroscopy has proven to be a valuable method to study paramagnetic species even at well-defined single crystalline surfaces[1, 2]. Traditionally EPR spectroscopy is performed at 10 GHz (X-Band) microwave frequency corresponding to magnetic field of 0.35 T for paramagnetic species with a g-value of the free electron. The investigation of defect centers at oxide surfaces in particular F+ centers have shown that the spectral resolution at X-Band is not sufficient to resolve spectral components of different species due to the small anisotropy of the Zeeman interaction. To this end high frequency EPR spectroscopy operating at higher microwave frequency is expected to provide an increased spectral resolution for this kind of species. In this contribution we will present the implementation of a W-band EPR spectrometer to investigate paramagnetic species at well-defined surfaces under ultrahigh vacuum conditions. We will describe the first application of the instrument on defect centers in single crystalline MgO(100) films grown on Ag(100) and Mo(100). By comparison with X-Band results we will show that additional information can be gathered by the high field experiment. We will discuss the similarities and differences for two films grown on both substrate and will discuss the impact of doping on paramagnetic defect centers. The results will be discussed in light of structural investigations described in literature. References [1] D. Haneman. Electron Paramagnetic Resonance from Clean Single-Crystal Cleavage Surfaces of Silicon. Physical Review, 170(3):705-718, June 1968. [2] Martin Sterrer, Esther Fischbach, Thomas Risse, and Hans-Joachim Freund. Geometric Characterization of a Singly Charged Oxygen Vacancy on a Single-Crystalline MgO(001) Film by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy. Physical Review Letters, 94(18):186101, May 2005.

Jeudi 06 Novembre 2014
Dr Julien WARNAN
Doppler Laboratory, Department of Chemistry, University of Cambridge
Stratégies d'optimisation de matériaux organiques pour des applications en cellules photovoltaïques hybrides (DSSCs) et organiques (OPVs)

Jeudi 13 Novembre 2014
Annie Viallat
Dynamique de biofluides sous écoulement: cellules sanguines et clairance mucociliaire
Je m’intéresse à la dynamique des bio-fluides et cellules sanguines (couplage entre un fluide et un objet déformable) et tout particulièrement au couplage fluide-élasticité dans la matière vivante. Le sang est un exemple de fluide complexe qui doit être transporté efficacement dans la micro-circulation sanguine. C’est une suspension concentrée de globules rouges et blancs. Dans un corps humain 35 milliards de globules rouges circule à l'intérieur de 100 000 km de petits capillaires. La structure viscoélastique des globules détermine leur déformation et leur régime de mouvement dans la micro-circulation. On présentera deux exemples du comportement des cellules sanguines dans un micro-écoulement. On décrira le diagramme de phase de mouvement d’un globule rouge dans un micro-écoulement et le rôle des propriétés viscoélastiques du globule sur les mouvements observés. On regardera aussi le mouvement de globules blancs dans un réseau mimant les capillaires pulmonaires. On montrera que leur transport est régi par l'interaction entre rhéologie cellulaire, la contrainte hydrodynamique et le confinement géométrique. Enfin on explorera les mécanismes physiques et mécaniques du transport du mucus dans les bronches, transport induit par le mouvement des cils des cellules épithéliales et les problèmes rencontrés pour les patients atteints d’asthme sévère.

Jeudi 20 Novembre 2014
Prof. Julien Bachmann
Department of Chemistry and Pharmacy, Friedrich-Alexander University, Erlangen-Nürnberg, Germany
Turning lead into gold: Materials and nanostructures in electrochemical energy conversion
We coat the pore walls of an anodic nanoporous template with either galvanic deposition or atomic layer deposition (ALD) to obtain structured electrode surfaces that provide the experimentalist with a well-defined, tunable geometry. Indeed, the platform consists of a hexagonally ordered array of metallic or oxidic nanotubes of cylindrical shape, embedded in an inert matrix. The diameter of the tubes can be defined between 20 and 300 nm and their length between 0.5 and 100 μm, approximately. We utilize them as a model system in which the electrode's specific surface area can be increased and its effect on the electrocatalytic current characterized systematically. Diffusion-limited electrochemical transformations remain unaffected by changes in the length of the electrode's pores, whereas the steady-state galvanic current density observed for slow multielectron transformations increases linearly with the pore length. In particular, this approach enables us to reach a tenfold increase of the electrochemical water oxidation turnover at iron oxide surfaces. These results highlight a strategy for optimizing electrochemical energy transformation devices which could be generalized: the geometric tuning of catalytically mediocre but abundant and cost- effective material systems.

Mardi 2 Décembre 2014
Prof. René ROY
Pharmaqam, Department of Chemistry, Université du Québec, Montréal, Canada
Redesign strategies in dendrimer synthesis: an ‘onion peel’ approach
The strategies leading to dendrimer design have been too conservative and restrictive in that chemists have generally used the same repeating units to build dendrimers of higher generations. These approaches have not permitted full controls of their potential biophysical properties. By using: 1) different building blocks in between dendrimer generations in order to expand the scope of their applications; 2) systematically use the full potential of sugars as multivalent scaffolds together with their inherent diversified stereochemical resources; and 3) capitalise on the use of functional groups orthogonality, it is possible to change the way dendrimers have been generally constructed. This innovative "onion-peel" approach provides much greater flexibility in the synthetic schemes leading to novel dendrimer architectures and properties. Moreover, the dendrimer surface groups can be engineered to any functionalities that can be used in a wide range of applications, including antibacterial agents, gene transfections, drug delivery, and biosensors. Several examples of the above strategies will be illustrated.

Jeudi 04 Décembre 2014
Dr J.C.S. Kools
Encapsulix SAS, Simiane-Collongue, France
The Khamsa Project : Applying Ultrathin Oxide Films deposited by Atomic Layer Deposition for UltraHigh Performance Encapsulation of Electronic Components
In recent years, there has been growing interest in the use of Atomic Layer Deposition (ALD) beyond traditional microelectronics, for example in thin film photovoltaics, OLED for lighting and display, thin film batteries, or printed electronics. A particular application of great interest, are thin (i.e. 10-25 nm thick) Al2O3 films, which display outstanding moisture barrier performance, and thus protect the sensitive active electronic materials from degradation due to absorption of atmospheric gas. Traditionally, ALD has had the drawback of a low throughput, making the industrial deployment of such traditional ALD technology often economically unfeasible, despite superior film performance. In order to address this issue, Encapsulix has developed the parallel precursor wave (PPW) ALD reactor architecture. This novel reactor architecture allows depositing high quality ALD films at a high throughput. In the Khamsa project , Encapsulix worked with CNRS-CINaM on the realization of encapsulation layers using this technology. In the talk, we will review the equipment, process technology, barrier properties, as well as industrialization developments.

Lundi 08 Décembre 2014
Hendrik Bluhm
Chemical Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, CA, USA
Heterogeneous reactions at interfaces investigated under ambient conditions
The heterogeneous chemistry of solid/vapor, solid/liquid, and liquid/vapor interfaces governs many processes in catalysis, electrochemistry, and the environment. Examples include the removal of harmful components from automotive exhaust streams, heterogeneous reactions at the electrodes of solid oxide fuel cells, cloud droplet nucleation on atmospheric aerosols particles, as well as the uptake and release of trace gases by the polar snowpack. The prospects for a fundamental understanding of the basic reaction mechanisms at these interfaces on the molecular scale and under realistic operating conditions have greatly improved over the past decades through the development of in situ surface science methods, among them ambient pressure photoelectron and near edge X-ray absorption spectroscopy. This talk will discuss the application of these techniques to studies of the reaction of water vapor with oxide surfaces, the interaction of trace gases with ice surfaces, as well as new strategies for measuring liquid/solid interfaces by means of photoelectron spectroscopy. Bio sketch
Hendrik Bluhm is a Senior Scientist in the Chemical Sciences Division at Lawrence Berkeley National Laboratory and an Adjunct Professor in the Department of Chemistry and Biochemistry at the University of Maryland, College Park. He obtained his M.Sc. in Crystallography from the University of Leipzig (Germany) and his Ph.D. in Physics from the University of Hamburg (Germany). After a postdoc in the Materials Sciences Division at LBNL he joined the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society in Berlin, before moving back to LBNL and his current position. His research focuses on the interfacial chemistry of surfaces (e.g., metal oxides, ice, and aqueous solutions) under relevant environmental conditions, as well as the development of new experimental methods for the investigation of interfaces under operating conditions. http://actinide.lbl.gov/hbluhm/

Jeudi 18 Décembre 2014
Dr. Pascal BOULANGER
Fondateur et Président Directeur Général de NAWATechnologies
Synthèse, propriétés et perspectives d’applications des nanotubes de carbone alignés et autres nanostructures organisées
Les nanotechnologies sont une révolution en matière de R&D car elles permettent de dépoussiérer les vieilles théories des matériaux en mettant en avant des matériaux dont les tailles, les propriétés et l’organisation sont uniques à l’échelle nanométriques. Par le prisme d’un des matériaux roi des nanotechnologies, les nanotubes de Carbone, Pascal BOULANGER dresse un panorama des procédés de synthèses de nanométariaux carbonés, des difficultés rencontrées par les nanotubes de carbone en tant qu’additif, pour s’imposer industriellement. Il défendra l’idée que c’est en couplant, nanostructure, nano-organisation et nano-engineering que de nouvelles ruptures pourront se faire, en prenant l’exemple des structures de tapis de nanotubes de carbone alignés. La synthèse, les propriétés et les perspectives d’applications industrielles de ce nouveau type de nanomatériaux sont illustrées au travers des activités de NAWATechnologies, la start-up qu’il a crée pour valoriser ce matériau dans les domaines de l’énergie, les transports et l’environnement. Les progrès allant très vite, il proposera sa vision de l’émergence du Graphène, qui tend à supplanter les nanotubes dans la communauté scientifique, mais qui, finalement, suit une courbe de Gartner assez similaire.

Vendredi 19 Décembre 2014
Dr. Denis FRATH
Department of Synthetic Chemistry and Biological Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University, Katsura, Nishikyo-ku, Kyoto 615-8510, Japan
Diarylethene Self-assembled Monolayers: Cocrystallization and "Mixing-Induced Cooperativity" Highlighted by Scanning Tunneling Microscopy at the Liquid/Solid Interface
The control over 2-D multi-component molecular orderings on surfaces is a key technology to realize advanced materials with stimuli-responsive properties. The fractional coverage at a given concentration can be determined from two parameters: the equilibrium constant and the degree of cooperativity. The parameters for the formation of self-assembled monolayer of pure diarylethene isomers were obtained by STM measurements on HOPG. These mono-component parameters were used as references to highlight a cocrystallization process between the open- and closed-ring isomers. Moreover it was observed that the presence of the closed-ring isomer induces cooperativity in the formation of the molecular ordering of the open-ring isomer. The quantitative analysis of the ordering formation process by using a model simulation presented in this work provides a better understanding of mixing of components in a molecular ordering and photoinduced interchanges at the liquid/solid interface.

Jeudi 15 Janvier 2015
Guillaume Wantz
Maître de Conférences, Université de Bordeaux, Laboratoire IMS, UMR CNRS 5218 Ecole Nationale Supérieure de Chimie, Biologie et Physique
Organic Electronics at IMS-Bordeaux: a focus on the stabilization of polymer photovoltaic solar cells
After an overview of our Organic Electronics activities in Bordeaux, this presentation will focus on Organic Photovoltaic (OPV). Our recent results addressing device fabrication optimization, device physics and strategies, in particular using cross-linkable materials, to enhance the stability of solar cells will be highlighted. Efficient bulk-heterojunction polymer solar cells require an interpenetrating network of electron donor and acceptor materials. Indeed, the optimum phase segregation is thermally unstable: a thermal ageing of a P3HT : PC60BM blend at a temperature as low as 85°C leads to macro PC60BM agglomerates after days of treatment. This study aims at a versatile stabilization of the morphology of bulk heterojunctions incorporating a crosslinkable additive (BABP) blended in low amounts with polymer:fullerene. With BABP, PC60BM diffusion inside the active layer can be stopped. Stable performances of solar cells after heating for days at low or high temperature are observed. This additive has also been successful in stabilizing bulk heterojunction based on many other commercially available polymers such as low band gap polymers as well as based on other fullerene derivated such as PC70BM, with PCE above 7%.

Jeudi 29 Janvier 2015
Laurence Masson
CINaM
Couches bidimensionnelles de Si sur substrats d’argent : silicène ?
Le fort engouement suscité par la synthèse du graphène et ses perspectives d’applications a incité les scientifiques à étudier d’autres couches bidimensionnelles de matériaux du groupe IV, analogue au graphène, c’est-à-dire possédant une structure hexagonale et une hybridation sp2. Dans ce contexte, le silicène, l’équivalent du graphène pour le Si, a reçu, au cours des cinq dernières années, une attention particulière autant d’un point de vue fondamental qu’appliqué, compte-tenu de sa potentielle compatibilité avec les architectures électroniques actuelles. Le silicène ne pouvant être obtenu par exfoliation, comme cela a été initialement réalisé pour le graphène, d’autres méthodes de synthèse comme la croissance épitaxiale sur des substrats non miscibles et interagissant peu avec le Si ont été explorées. Ainsi, la synthèse de silicène a été reportée pour la première fois dans le cas de la croissance de Si sur substrats d’argent. Dans cet exposé, il sera présenté une revue des résultats contradictoires publiés sur le système Si/Ag en regard des propriétés spécifiques liées au silicène. Il sera notamment montré que l’interprétation des propriétés structurales, électroniques et optiques de ce système doit tenir compte de l’interaction du Si avec le substrat d’argent. En marge de ces études, il sera montré que ces couches de Si peuvent être avantageusement utilisées comme gabarits pour la croissance auto-organisée de réseaux ultra-denses de nanostructures.

Mardi 03 Février 2015
Prof. Christian Teichert
Institute of Physics, Montanuniversitaet Leoben, Leoben, Autriche
Growth morphologies of parahexaphenyl on various graphene and rutile substrates
Crystalline films of small organic semiconductors possess an important potential for electronic and optoelectronic applications. We have studied the growth morphologies of the rod-like oligophenylene molecule para-hexaphenyl (6P) on metal supported [1] as well as on exfoliated Gr [2]. On clean Gr, the molecules grow in a lying fashion on the substrate forming crystalline needles. Contaminations hinder this needle growth, thus 6P can be used as a sensor for the cleanliness of the Gr substrate. Islands of upright 6P molecules are usually observed on amorphous substrates as silica [3] as well as on ion-bombarded surfaces [4]. We found recently that on ion bombarded rutile(110) surfaces, the nanometer size surface ripples significantly change the shape of the subsequently grown 6P islands [5]. [1] G. Hlawacek, et al., Nano Lett. 11 (2011) 333. [2] M. Kratzer, J. Vac. Sci. Technol. B 31 (2013) 04D114. [3] Lorbek et al., Europ. Phys. J. 55 (2011) 23902. [4] Science 321 (2008) 108. [5] M. Kratzer et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 26112.

Jeudi 19 Février 2015
Dr. Heloise Nonne
Consultant - Senior Data Scientist Quantmetry - Data Science Consulting, 55 Rue La Boétie, 75008 Paris
Neural Networks and deep learning
The recent development of new "big data" technologies designed to store, process and analyze large volumes of data of various type has revived the interest in data science and artificial intelligence as a tool for data analysis and for prediction.
Multiple stakeholders, public and private, and of all sizes, are increasingly interested in data and in the value that can be drawn for science, optimization or for commercial applications.
Quantmetry is a consulting startup specialized in big data and data science that helps corporate customers, SMEs or startups in their quantitative approaches to use and analyse data. I will present some practical applications of data science in general, in order to show the current dynamism on these themes.
I will then address a specific type of artificial intelligence algorithm: neural networks. Recent scientific advances that have thrown them on the front of the stage. I will present the fundamentals and explain the key principles of the scientific breakthrough that led to deep learning algorithms that have achieved outstanding performance prediction previously unseen, especially in the field of visual recognition. Le développement récent de nouvelles technologies orientées vers le "big data" pour stocker, traiter et analyser de grands volumes de données très diverses a relancé l'intérêt pour la data science et de l'intelligence artificielle en tant qu'outil d'analyse des données et de prédiction.
De multiples acteurs, publics et privés, et de toutes tailles s'intéressent de plus en plus aux données et à la valeur que l'on peut en tirer pour des applications scientifiques, d'optimisation ou commerciales.
Quantmetry est une startup de consulting en Big Data et data science qui accompagne des clients, grands comptes, PME ou startups dans leurs démarches quantitatives d'utilisation et d'analyse des données. Je présenterai quelques applications pratiques de la data science en général afin de rendre compte du dynamisme actuel sur ces thématiques.
J'aborderai ensuite un type d'algorithme d'intelligence artificielle, les réseaux de neurones. Les réseaux de neurones ont récemment vu des avancées scientifiques qui les ont projetés sur le devant de la scène. J'en présenterai les fondements et expliquerai les principes clés du tournant scientifique récent qui a pu amener aux algorithmes de deep learning qui ont permis d'obtenir des performances de prédiction inédites, notamment dans le domaine de la reconnaissance visuelle.

Jeudi 19 Mars 2015
Andrés Saul
CINaM
Etudes de la déformation d’un système de dimers magnétiques par l’application d’un champ magnétique extérieur
Les moments magnétiques des électrons non appariés dans unsolide tendent à s’aligner selon la direction du champ magnétique extérieur appliqué. Dans le cas des systèmes antiferromagnétiques où les interactions entre les moments magnétiques sont en compétition (frustration) il est assez courant d’observer que l’aimantation augmente sous l’application d’un champ magnétique extérieur en présentant une forme compliquée, constituée de sauts et de plateaux. SrCu2(BO3)2 est un système formé par de dimers magnétiquesde Cu orthogonaux qui présent ces caractéristiques. Pour ce matériau, il a été montré expérimentalement, par mesures de magnétostriction,que les dimensions physiques macroscopiques changent aussi en présence du champ magnétique extérieur, en mimant le comportement de l’aimantation. Par l’utilisation des calculs basés sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité, nous avons montré que le mécanisme physiqueresponsable du couplage magnéto-élastique réside dans une modificationde l’angle de super-exchange Cu-O-Cu entre les deux ions magnétiques de Cu qui forment les dimers. Nous avons aussi montré que grâce à l’arrangement orthogonal particulier des dimers, qui agissent comme « pantographes », une petite déformation macroscopique (0.01%) peut être accompagnée par une diminution beaucoup plus grande (-0.44%) de l’interaction effective responsable de l’antiferromagnétisme. Nous avons confirmé que cette diminution est suffisante pour compenser la perte d’énergie élastique due à la déformation macroscopique.

Lundi 30 Mars 2015
Céline Varvenne
Laboratory for Multiscale Mechanics Modeling, IGM – STI, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1015 Lausanne, Suisse
Durcissement par solution solide dans les alliages à haute entropie de structure CFC
Le concept d'alliages à haute entropie a permis d'accéder à une nouvelle classe de matériaux aux propriétés uniques, qui n'auraient pu être atteintes par les techniques classiques de micro-alliage. En particulier, les alliages à haute entropie possèdent d'excellentes propriétés mécaniques, typiquement comparables à celles des verres métalliques, mais leur structure cristalline leur confère une meilleure ductilité [1]. Augmenter le nombre de constituants dans ces matériaux tend à améliorer leurs propriétés mécaniques ainsi que leur évolution avec la température. Cependant, ces effets sont encore peu modélisés [2] pour cette classe d'alliages complexes, et une théorie complète permettant de discuter des paramètres matériaux déterminants n'a toujours pas été proposée. Nous présentons ici une généralisation aux solutions solides multi-composants fortement concentrées du modèle de durcissement précédemment proposé par Leyson et al. [3]. Elle se fonde sur une approche de milieu effectif moyen, permettant de traiter le durcissement dans le même esprit que pour des alliages dilués [3-5]. Nous pouvons ainsi prédire les barrières énergétiques pour le glissement d'une dislocation, la contrainte critique d'écoulement à température nulle ainsi que son évolution avec la température pour une solution concentrée. L'analyse des paramètres clés du modèle permet de conclure que le nombre d'élément d'alliage n'est pas déterminant en lui-même, et que la composition équi-atomique n'est pas nécessairement optimale du point de vue des propriétés mécaniques. Un travail sur un système modèle ternaire FeNiCr modélisé en potentiel empirique sera présenté. Nous pourrons ainsi discuter de l'influence de la nature des interactions entre soluté et dislocation sur les propriétés mécanique du matériau, ce pour différentes compositions d'alliage et en fonction de la température. Finalement, nous discuterons d'un modèle simplifié reposant sur un faible nombre de paramètres directement mesurables en DFT, qui permettrait de calculer les contraintes critiques d'écoulement pour des alliages réels afin de les comparer à des mesures expérimentales. [1] Y. Zhang, T.T. Zuo, Z. Tang, M.C. Gao, K.A. Dahmen, P.K. Liaw, and Z.P. Lu, Prog. Mat. Sci. 61, 1 (2014). [2] I. Toda-Caballo and P. E. J. Rivera Diaz del Castillo, Acta Materialia 85, 14-23, (2015) [3] G. P. M. Leyson, L. G. Hector Jr. and W. A. Curtin , Acta Materialia 60, 3873-3884, (2012) [4] L. Proville and S. Patinet, Phys. Rev. B 82, 054115, (2010) [5] J. A. Yasi, L. G. Hector Jr. and D. Trinkle , Acta Materialia 58, 5704-5713, (2010)

Jeudi 02 Avril 2015
Prof. Rémi CHAUVIN
Laboratoire de Chimie de Coordination (LCC), UPR CNRS 8241, Université Paul Sabatier, 205 route de Narbonne, 31077 Toulouse cedex 4, France
Carbone, métal et électrons : actualités d'une histoire sans fin
The above title encompasses two of the research domains explored in the group:1
(i) metal complexes of phospho-carbon ligands with tunable electron demand;
(ii) carbo-meric molecules and materials with metal-like π-electron richness.
After a survey of recent results in the coordination chemistry of electron-poor amidin(i)o-phosphine vs electron-rich phosphonium ylide ligands of transition metals and selected applications in (asymmetric) catalysis, emphasis will be here given on the carbo-mer topic.
In line with the title, carbo-mers are indeed molecules which are both “carbon-enriched » and « π-electron-enriched » with respect to their parents.2 Spinoff of this particularity on material properties will be illustrated on series of highly π-conjugated chromophores akin to the aromatic carbo-benzene archetypes.3 The latter can indeed be compared to non-aromatic freely rotating carbo-n-butadienes or flexible carbo-cyclohexadienes,4 and to redox-pro-aromatic carbo-quinoids.5 Chief properties envisaged are linear and nonlinear optical response (dichromism and two-photon absorption) and single molecule conductivity.6
Conducting electrical and mechanical properties of the carbo-mers of graphene (α-graphyne) and graphite (α-graphityne) have also been addressed at the theoretical level.7 References
1 http://www.lcc-toulouse.fr/lcc/spip.php?article34
2 a) V. Maraval, R. Chauvin, Chem. Rev. 2006, 106, 5317; b) K. Cocq, V. Maraval, N. Saffon-Merceron, R. Chauvin, Chem. Rec. 2015, 15, 347.
3 L. Leroyer, C. Lepetit, A. Rives, V. Maraval, N. Saffon-Merceron, D. Kandaskalov, D. Kieffer, R. Chauvin, Chem. Eur. J. 2012, 18, 3226.
4 a) A. Rives, V. Maraval, N. Saffon-Merceron, R. Chauvin, Chem. Eur. J. 2014, 20, 483; b) A. Rives, I. Baglai, C. Barthes, V. Maraval, N. Saffon-Merceron, A. Saquet, Z. Voitenko, Y. Volovenko, R. Chauvin, Chem. Sci. 2015, 6, 1139.
6 K. Cocq, V. Maraval, N. Saffon-Merceron, A. Saquet, C . Lepetit, C. Poidevin, R. Chauvin, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2703.
7 Z. Li, M. Smeu, A. Rives, V. Maraval, R. Chauvin, M. Ratner, E. Borguet, Nature Commun. 2015, DOI:10.1038/ncomms7321.
8 J.-M. Ducéré, C. Lepetit, R. Chauvin, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 21671.

Jeudi 09 Avril 2015
Alexandre MERLEN
Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence, UMR CNRS 7334 - Universités d'Aix-Marseille et de Toulon
Nano-antennes et spectroscopies exaltées
La spectroscopie vibrationnelle est un outil d'analyse performant en sciences des matériaux: elle est sensible à la chimie, aux états de contraintes mécaniques, aux propriétés électroniques. Malheureusement les sections efficaces associées aux méthodes de spectroscopie optique sont faibles. Il se pose alors la question de l'amplification du signal pour des analyses ultrasensibles. Une méthode efficace est l'emploi de nano-antennes. Dans ce séminaire seront présentés les propriétés et l'élaboration de ces nano-antennes ainsi que leur emploi pour des techniques de spectroscopie exaltée de surface.

Jeudi 23 Avril 2015
Prof. Serge Berthier
Université Paris Diderot, Institut des NanoSciences de Paris
Les structures photoniques dans la gestion des flux électromagnétiques des insectes
Après une courte présentation de l’activité de mon équipe « Biomimétismes » de l’INSP, je présenterai deux exemples de structures naturelles intervenant directement dans la gestion des flux énergétiques par les insectes. Le premier concerne l’auto-régulation de l’émissivité du « capteur » papillon. Les insectes sont des organismes poikilothermiques qui doivent assurer en partie de manière exogène leur approvisionnement énergétique, principalement en captant l’énergie solaire. Chez les lépidoptères en particulier, cela est assuré majoritairement par les ailes qui jouent le rôle de trakers et de concentrateur chez les insectes clairs ou d’absorbeur sélectifs chez les sombres. C’est une stratégie dangereuse car ils doivent à l’inverse éviter l’hyperthermie (au delà de 40°) qui leur serait fatal. Un dispositif qui allie structure photonique absorbante et matériau émissif leur permet de moduler automatiquement leur émissivité qui augmente quand le papillon est trop chaud et diminue lorsqu’il est trop froid, le maintenant ainsi dans une fourchette de température viable. Le second traite de l’extraction de lumière d’un milieu haut indice vers un milieu bas indice, généralement fortement limité par la réflexion totale à l’interface. Il s’agit d’un problème particulièrement important dans les LED par exemple ou l’indice de l’émetteur est élevé. Nous montrerons comment de nombreux insectes émetteurs de lumière (par fluorescence ou bioluminescences) sont parvenus à tourner ce problème et à optimiser leur émission à l’aide de structures photoniques de surface, généralement multi-échelles. Nous terminerons par une brève présentation de quelques travaux en cours sur les structures anti-abrasion développées par des organismes fouisseurs comme la golden mole « Chysachloris leucorhina » ou le lézard des sables « Scincus scincus » par exemple. Le transfert de telles structures sur nos capteurs pourraient permettre de protéger leur surface des agressions du sable en milieu désertique.

Mercredi 29 Avril 2015
Dr. Franck Cleymand
Équipe "DOLPHIN - Nanomatériaux pour la vie et développement responsable", Département "Nanomatériaux, Électronique et Vivant",Institut Jean Lamour, UMR 7198 CNRS – Université de Lorraine, 54011 Nancy Cedex
Approche biomimétique et de valorisation de la biomasse pour le développement de biomatériaux: applications en ingénierie tissulaire
Les progrès en médecine dépendent de plus en plus de la disponibilité de biomatériaux spécifiques qui permettent de contrôler avec précision le comportement de systèmes biologiques [Langer 2004]. Parmi les différents domaines des biotechnologies et de la bio-ingénierie, le domaine émergeant de la médecine générative est un secteur où l’innovation sur les biomatériaux et leurs mises en forme est au cœur des préoccupations scientifiques et technologiques. Dans le cadre de l’ingénierie tissulaire, des travaux pluridisciplinaires doivent être entrepris afin de concevoir des biomatériaux à fonctionnalités et architecture contrôlées qui seront utilisés en tant que matrice de support (ou matrices extracellulaires de culture – MEC) pour diriger l’organisation, la croissance et la différenciation des cellules, en apportant un support physique et des signaux chimiques [Couvreur 2010]. Après une présentation rapide des activités de recherche de mon équipe «Dolphin-nanomatériaux pour la vie» de l’IJL, qui s’intéresse à l’élaboration, la fonctionnalisation et la caractérisation de matériaux pour la nanomédecine, je présenterai plus particulièrement les activités concernant le développement, maîtrisé et sécurisé, de MECs « naturelles » pour l’ingénierie tissulaire. La mise au point de ces nouveaux biomatériaux à architecture et fonctionnalités contrôlées valorise la biomasse et s’inspire le plus souvent de la nature. Ces études sont menées en étroite collaboration avec des biologistes et praticiens (ex IMoPa/Biopole/Nancy, CHU Nancy), des spécialistes de la vectorisation (ex LiBio/ENSAIA/Nancy) et des biomécaniciens (ex LBA/Marseille) ayant ainsi permis de structurer un réseau de recherche translationnelle en ingénierie tissulaire. Afin d’illustrer cette démarche et ces travaux, je prendrai l’exemple, de l’étude multi-échelles des élytres des Dynaste Hercule et des tendons de lapins [Khan 2013] qui ont permis d’établir un cahier des charges pour élaborer des MECs. Puis, en fonction de l’application, au sein de l’équipe nous élaborons des MECs par des procédés maîtrisés et sécurisés, sous différentes formes : films minces, fibres, capsules. Enfin, je montrerai comment apporter de nouvelles fonctionnalités i) en incorporant des nanoliposomes à base de PC naturelles permettant la délivrance contrôlée de principes actifs [Zhang 2012] ou des exosomes de CSM de la gelée de Wharton et/ou ii) en modifiant leur surface par un traitement plasma [Zhang 2013]. [Langer 2004] R. Langer, D.A. Tirrell, “Designing materials for biology and medicine" Nature (2004), 428, 487-492. [Couvreur 2010] Patrick Couvreur, Les nanotechnologies peuvent-elles contribuer à traiter des maladies sévères ? Paris, Fayard, 2010 (n°211). [Khan, 2013] CJF Khan, D. Dumas, E. Arab-Tehrany, V. Marie, N. Tran, X. Wang, F. Cleymand “Structural and mechanical multi-scale characterization of white New-Zealand rabbit Achilles tendon” Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 26, 81-89, 2013, 1751-6161 [Zhang, 2012] Zhang, H.Y., Arab Tehrany, E., Kahn, C.J.F., Ponçot, M., Linder, M., Cleymand, F. Effects of nanoliposomes based on soya, rapeseed and fish lecithin on chitosan film designed for tissue engineering. Carbohydrate Polymers, 88, 2012, 618-627. [Zhang 2013] Zhang H.Y., Cleymand F., Kahn C.J.F., Linder M.; Henrion G., Dahoun A., Arab-Tehrany E. Effects of radio frequency (RF) Cold plasma on chitosan and its nanoliposome blend thin films for tissue engineering applications Carbohydrate polymers, 93(2), 2013, 401-411

Jeudi 21 Mai 2015
Dr. Alexandra JAKOB
Solvay Special Chemicals France Route d'Arles - 13129 Salin de Giraud, France
Contrôle des propriétés du carbonate de calcium précipité : du procédé aux applications industrielles
Le carbonate de calcium précipité (CCP) est une charge multifonctionnelle présentant des applications dans des domaines variés tels que les peintures, les papiers, les adhésifs, les mastics ou encore l’industrie agroalimentaire. Ce matériau est obtenu par recomposition du calcaire, un procédé qui implique notamment une étape de carbonatation de l’hydroxyde de calcium par du dioxyde de carbone en phase aqueuse. En comparaison avec les formes naturelles de calcaire, le carbonate de calcium précipité possède un polymorphisme, une morphologie et une taille de cristaux contrôlés. Il est en effet possible, au moyen de paramètres de synthèse strictement choisis, de former des cristaux de carbonate de calcium de taille nanométrique homogène, dotés d’un facteur de forme défini. L’objectif de ce séminaire est de décrire les principales voies de synthèse aboutissant à une maîtrise des principales propriétés physiques du CCP, ainsi que d’expliciter leur lien avec les performances résultantes dans les applications finales. Le rôle des différentes étapes du procédé de production du CCP, en particulier de la carbonatation et des additifs potentiels utilisés, sera étudié en détail, afin de présenter les paramètres permettant de contrôler la taille et le facteur de forme des cristaux obtenus. Dans un second temps, les relations entre les propriétés du CCP et ses fonctionnalités dans une formulation donnée seront évoquées ; des exemples concernant les propriétés rhéologiques dans des mastics ou adhésifs et les propriétés optiques dans les peintures seront présentés.

Jeudi 28 Mai 2015
Stéphane Viel
Aix-Marseille Université, CNRS, Institut de Chimie Radicalaire (UMR 7273), 13397 Marseille, France
Structural investigation of materials by solid-state dynamic nuclear polarisation (DNP) nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy
Solid-state nuclear magnetic resonance (SSNMR) is a versatile and purely non-destructive technique that can provide high-resolution molecular structural information on a large variety of materials, either directly by acquiring the NMR experiments at high magnetic fields or indirectly by taking advantage of multidimensional correlation schemes (or both). Contrary to scattering techniques, SSNMR is perfectly suited for the analysis of powdered samples (i.e. single crystals are not required), and it can access supramolecular structural information without the need of long-range translational order. The Achilles’ heel of NMR, however, remains its low sensitivity that usually precludes analysis of structural details, which are intrinsically associated with NMR signals of low intensity. One of the most promising methods for boosting the SSNMR sensitivity is dynamic nuclear polarisation (DNP), which enhances nuclear magnetisation through the microwave-driven transfer (usually at cryogenic temperatures) of electron spin polarisation to nuclei via exogenous paramagnetic centres. DNP is nowadays attracting renewed attention owing to recent spectacular technological and theoretical developments. This communication will describe recent advances in the field of DNP SSNMR for the characterisation of materials in the solid-state by focusing both on inorganic and organic materials (including organic polymers).

Mercredi 03 Juin 2015
Claire Berger
Institut Néel - CNRS and School of Physics - Georgia Institute of Technology
Structured epitaxial graphene on SiC and ballistic transport in nanoribbons
Graphene has recently received a lot of attention, largely motivated by its remarkable electronic properties. To fully exploit materials potential for electronics, large-scale control of patterning at the nanoscale is required [1], which is the reason why silicon-based electronics is built on single crystal substrate. Similarly, we have developed a technique [2-4] to produce graphene nano structures directly in their final shapes on SiC single crystal substrates. Graphene nanostructures are grown at high temperature, are fully annealed and do not require further patterning. The process involves pattern-etching the bare SiC substrate and graphene preferential growth on the recrystallized SiC facets template (i.e. on the sidewalls of the etched trenches). Arrays of thousands of parallel graphene nanoribbons (10 to a few 100 nm wide), rings and more complex structures can be similarly produced at the wafer scale. This scalable method differs from the usual plasma etching of the 2d sheet graphene itself, which leads to rough edges detrimental to electronic transport. More precisely, results will be presented on 40 nm wide graphene nanoribbons. The ribbons are single channel room temperature ballistic conductors on greater than 10 µm length scale, similarly to metallic carbon nanotubes. This contrasts with typical nanoribbons produced from lithographically patterned graphene, where the charge carriers travel only about 10 nanometers between scattering events. Measurements indicate that transport is dominated by two components, one that is ballistic and temperature independent, and the second is thermally activated. Structural and spectroscopic data [5] indicate that the ribbons are loosely bound to the [1-10n]n=9,10 growth facets, are charge neutral, and merge in the SiC or the buffer layer of the basal plane. [1] C. Berger et al.Ultrathin epitaxial graphite: 2D electron gas properties and a route toward graphene-based nanoelectronics, J. Phys Chem B 108, 19912 (2004). [2] J. Baringhaus et al. Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons, Nature 506, 349–354 (2014). [3] M. Sprinkle et al. Scalable templated growth of graphene nanoribbons on SiC, Nature Nanotech 5, 727 (2010). [4] M. Ruan et al. Epitaxial graphene on silicon carbide: Introduction to structured graphene MRS Bulletin 37, 1146 (2012) [5] I. Palacio et al, Atomic structure of epitaxial graphene sidewall nanoribbons: sub-nanoribbons and band-gap, Nano Lett 15, 182 (2015)

Jeudi 04 Juin 2015
Dr. Olivier DOUHERET
Chimie des Matériaux Nouveaux (CMN), Materia-Nova, Université de Mons, Mons, Belgique
Electrical characterisation of organic semiconducting nanostructures
With the tremendous developments of information and communication technologies, the latest decades witnessed continuous research and breakthroughs in new materials likely to be incorporated in electronic devices. Among them, organic semiconductors rose particular interest as they can actually replicate standard components such as transistors, (light-emitting) diodes or photovoltaic cells, with attractive advantages such as fabrication cost, low operating power, large scale display and flexibility. Though significant performances are today’s reached, much remains to be understood as for the chemical and physical mechanisms at stake within and between the different materials composing the investigated devices. Far from the monocrystalline structures of standard Si and III-V nanotechnologies, the degree of organization of organic semiconductors is shown to play a key role on the resulting performances of the devices. In organic photovoltaic cells (OPV), for instance, this organization is to be controlled at the nanoscale to satisfy both the ultimate intermix between traditional donor and acceptor semiconducting materials, but also to exhibit sufficiently degree of crystallinity to ensure efficient carrier transport across the device. The local analysis of these nanostructures was possible provided versatile scanning probe microscopy characterization methods. In particular, conducting atomic force microscopy (C-AFM) has shown to be of prime interest to investigate local electrical properties. Scanning softly semiconducting organic nanostructures with a metallic probe dc biased regarding to the sample, allowed both for the electrical delineation of nanostructured materials or blends, and for the characterization of conductive properties by means of local I-V profiles. Quadratic variations of the current with the voltage are often reported as an evidence for C-AFM current originating from space charge limited current. More recently, original experimental protocols have been proposed to demonstrate the local aspect of the current measured. Provided an appropriate and non-numerical model, the spatial resolution of the measurements could be estimated within 10 nm whilst characterization of electrical properties allow for quantitative determination of local carrier density and mobility.
References:
1 D. Moerman, R. Lazzaroni and O. Douhéret, Applied Physics Letters, 2011, 99, 093303
2 D. Moerman, N. Sebaihi, S. E. Kaviyil, P. Lclère, R. Lazzaroni and O. Douhéret, Nanoscale, 2014, 6, 10596-10603

Jeudi 04 Juin 2015
Dr. SURAJT SINHA
Indian Association for the Cultivation of Science, INDIA
Inventory of Pharmaceutically Important Compounds
A non-peptide based molecular transporter having four internal oligoguanidinium groups which has ability to cross cell membrane for cellular localization. It overcomes some of the drawbacks of CPP (Cell penetrating peptides). It is conjugated with morpholino based antisense oligomers for effective gene silencing in hedgehog signaling pathway when targeted Gli1 gene. In vivo zebrafish model, it is conjugated with notail gene and studied gene silencing at different developmental stages. A comparison was made with Gene Tools Vivo morpholino and shown better results.

Jeudi 11 Juin 2015
Dr. Chantal Abergel & Jean-Michel Claverie
Structural and Genomic Information laboratory, CNRS-AMU UMR 7256, IMM, Parc Scientifique de Luminy, Marseille, France
The rapidly expanding universe of giant viruses
"Giant virus" is a typical oxymoron if we refer to the origin of the virus concept: an infectious agent capable of passing through the filter designed by Chamberland to stop all microbes known at the time of Pasteur (in the mid nineteen century). We identified the first giant virus called "Mimivirus" (for microbe mimicking virus) in 2003. With a particle of 0.7 micrometer in diameter packing a 1.2 Mb genome encoding 979 proteins, Mimivirus was the first virus overlapping the world of bacteria both in terms of particle size and genome complexity. These giant viruses are not rare and many Mimivirus relatives (the Megaviridae) were then quickly isolated, culminating with Megavirus chilensis, encoding 1,120 proteins among which 7 aminoacyl-tRNA synthetases, until then considered hallmarks of cellular microorganisms. As we thought we were finally reaching the limit of viral complexity and started to build a new paradigm about the evolution of DNA viruses, the discovery of the Pandoraviruses came ruining this newly built theoretical edifice. With 1.2 micron-long particles packing a genome of 2.5 Mb encoding more than 2,500 proteins, Pandoravirus salinus is now surpassing the complexity of the smallest eukaryotic cells, such as parasitic microsporidia species. However, with less than 10% of their predicted proteins resembling anything, as well as their unique mode of replication, the Pandoraviruses clearly represent a class of giant viruses totally unrelated to the Megaviridae. Finally, I will present the discovery of Pithovirus sibericum, isolated from a >30,000-y-old radiocarbon-dated sample of Siberian permafrost. This third type of giant virus combine an even larger pandoravirus-like particle 1.5 μm in length with a surprisingly smaller 600 kbAT-rich genome, a gene content more similar to Iridoviruses and Marseillevirus, and a fully cytoplasmic replication reminiscent of the Megaviridae. Pandoravirus-like particles may thus be associated with a variety of virus families more diverse than previously envisioned. To conclude, I will briefly present the hypotheses that have been proposed about the origin and evolution of DNA viruses and their possible link with the emergence of eukaryotes.

Jeudi 18 Juin 2015
Prof. Graca VICENTE & Prof. Kevin M. S
Department of Chemistry, Louisiana State University (USA)
15h : Halogenated BODIPY dyes : Synthesis and Properties
16h15 : Photosensitizers from Chlorophyll
15h BODIPY dyes are finding numerous applications in various imaging, sensing and analytical applications, due to their remarkable properties, including strong absorptions in the UV-Vis or the near-IR range and sharp fluorescence emissions generally with high quantum yields. Halogenated BODIPYs are particularly useful, since they are promising photosensitizers for photodynamic therapy (PDT) of cancer, due to enhancement of intersystem crossing as a result of the heavy atom effect. In addition, halogenated BODIPYs allow the introduction of a variety of functionalities on the BODIPY core, via two types of reactions: nucleophilic substitutions and metal-catalyzed cross-couplings. I will present different methodologies for the regioselective halogenation (iodination, bromination and chlorination) of the BODIPY core (1), and their functionalizations using palladium(0)-catalyzed cross coupling reactions, nucleophilic aromatic substitutions and nucleophilic addition/eliminations. I will also discuss our work on the conjugation of BODIPY dyes with boron clusters, carbohydrates, peptides and PEG groups. The structural, spectroscopic and biological properties of the functionalized BODIPYs will be compared.

16h15 Chlorin-e6 (1) is a degradation product of chlorophyll-a that possesses three chemically distinct carboxylic acid groups that can be conjugated with biomolecules. Because of the long-wavelength light-absorption properties of chlorophyll derivatives, they have been used extensively as photosensitizers in photodynamic therapy (PDT) studies. In PDT, tumor cells are destroyed by intracellular production of toxic activated oxygen species upon exposure of a photosensitizer to both oxygen and light. The seminar will focus on various synthetic methodologies devised to prepare 173-, 152- and 131- amino acid conjugates of chlorin-e6 (1), and will report details of subcellular localization of these new sensitizers.

Jeudi 25 Juin 2015
Marco Abbarchi
Aix-Marseille Université, CNRS, Centrale Marseille, IM2NP, UMR 7334, Campus de St. Jérôme, 13397 Marseille, France
Fabrication and optical properties of ultra-large arrays of silicon-based Mie resonators
Based on Mie-modes of electric and magnetic multipoles nature, sub-micrometric resonant cavities made of high refractive index materials have been recently reported by several groups [1-6]. In this class of novel resonators, polarization currents are formed by the incoming light inducing strong magnetic and electric multi-polar modes ruling the optical properties of the far field scattering pattern [1,2,5,6]. Common approaches for the implementation of dielectric Mie resonators (MR) include laser sputtering [1,2], e-beam lithography [5], CVD [4] and two-step nano-imprint [6]. Here [8] we propose the use of solid state dewetting of a thin crystalline silicon on insulator substrate [7], a one-step dry process, for the production of high density MR over large areas. This method is shown to allow the production of monocrystaline MRs that feature two resonant modes in the visible spectrum, as observed in confocal scattering spectroscopy. Homogeneous scattering responses and improved spatial ordering of the Si-based resonators are observed when dewetting is assisted by electron-beam litography. Finally, exploiting different agglomeration regimes, we highlight the versatility of this technique, which, when assisted by focussed ion beam nanopatterning, produces monocrystalline nanocrystals with ad hoc size, position and organization in complex oligomers. Our findings [8] open new ways of playing with ordered and disordered metamaterials for thin-film anti-reflection coating and broad band and wide angle light-coupling. Furthermore, when dewetting SOI substrates patterned by E-Beam or by FIB we obtain ad-hoc arrangements of complex oligomers. References:
[1] Miroshnichenko et al., Sci. Rep. 2, 492 (2012)
[2] Fu et al, Nat. Comm. 4, 1527 (2013)
[3] Coenen et al, ACS Nano 7, 1689 (2013)
[4] Shi et al, Adv. Mat. 24, 5934 (2012)
[5] Staude et al, ACS Nano 7 7824 (2013)
[6] Spinelli et al, Nat. Comm 3, 692 (2012)
[7] Aouassa et al, Appl. Phys. Lett. 101, 013117 (2012)
[8] Abbarchi et al, ACS Nano 8, 11181 (2014)

Jeudi 02 Juillet 2015
Prof. Jacky Even
Laboratoire FOTON, CNRS-UMR6082, INSA Rennes, Université Rennes-1, 20 avenue des Buttes de Coësmes, 35708 Rennes, France
Introduction aux pérovskites hybrides : aspects théoriques, applications photovoltaïques et optoélectroniques
Les pérovskites hybrides en couches ont longtemps occupé le devant de la scène en partie pour leurs propriétés optiques exceptionnelles, mais aussi pour la grande flexibilité offerte en termes d'élaboration, d'auto-assemblage et de synthèse chimique. L'histoire des pérovskites hybrides 3D pour le photovoltaïque s'accélère brutalement, après quelques résultats initiaux Japonais et Coréens, au milieu de l'année 2012 sous l'impulsion conjointe de deux équipes: l'équipe de l'EPFL et l'équipe d'Oxford. Les rendements photovoltaïques record obtenus atteignent très rapidement 10% (2012), 15% (2013) puis 20% (2014). Ces progrès reposent à la fois sur de nouveaux procédés d'élaboration et de dépôt des pérovskites hybrides, une meilleure compréhension des phénomènes fondamentaux, une meilleure maîtrise de la physico-chimie des matériaux, mais aussi sur de nouvelles architectures de cellules solaires ou de composants optoélectroniques. Très récemment, une première démonstration de luminescence blanche des pérovskites 3D semble indiquer que l'histoire de ces matériaux pourra également s'inscrire dans le domaine de l'émission de lumière. Le séminaire introduira le sujet des pérovskites hybrides et donnera quelques éléments sur les travaux théoriques développés par le groupe de physico-chimistes Rennais (FOTON,UMR6082/ISCR,UMR6226) qui travaille sur le sujet depuis 2010. Refs: J. Even, et al. Phys. Rev. B. 2012, 86, 205301 ; J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2999-3005.

Vendredi 03 Juillet
Aurélie Spiesser
Spintronics Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Umezono 1-1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, Japan
Electrical spin injection and detection in Si and Ge devices
In existing electronics, information storage is realized in magnetic media whereas information processing is done with silicon-based devices. For more than a decade, the idea of having a device that can combine both functions has been the driving force in spin-based semiconductor research. The impact of this field is now widely recognized as it should lead to the development of a new generation of devices having non-volatile memory functionality, high processing speed, high integration density and low power consumption. One of the key requirements for the development of such devices is the ability to create spin-polarized carriers in a semiconductor (SC) by electrical means. Recently, by using appropriate ferromagnet (FM)/oxide tunnel contacts, the creation of spin accumulation and its conversion into an electrical signal has been achieved in different SCs, including Si(1-3) and Ge(4,5), enabling spin transport and spin manipulation in semiconductors. Among those systems, silicon- or germanium-based/FM structures are ideal material since they are compatible with the existing Si complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology. In this work, we report the electrical creation of spin accumulation up to room temperature in Si and Ge semiconductors by using ferromagnet/oxide tunnel contacts, such as Fe/MgO or Fe/GeO2 structures(3-5). We will also present the recent results of the spin injection and detection in n-type Ge using a direct Mn5Ge3 Schottky contact without an oxide(6). Epitaxial films were grown by molecular beam epitaxy and spin accumulation was measured by employing 3-terminal Hanle configuration. A thorough analysis of the Hanle curves allows us to discuss the amplitude of the spin signal, the spin lifetime and the spin diffusion length as a function of the growth conditions, the SC doping concentration and the type of spin injector. Our experimental results lead to a better understanding of spin transport mechanisms in FM/SC systems and, eventually, pave the way towards the integration of the spin functionality in the conventional Si technology. REFERENCES: (1) S. P. Dash et al., Nature 462, 491 (2009). (2) R. Jansen, Nat. Mater. 11, 400 (2012). (3) A. Spiesser et al., Proc. of SPIE 84610K (2012). (4) S. Iba, et al., Appl. Phys. Express 5, 023003 (2012). (5) A. Spiesser et al., Jpn. J. Appl. Phys. 52, 04CM01 (2013). (6) A. Spiesser et al., Phys. Rev. B 90, 205213 (2014).

Jeudi 09 Juillet 2015
Caroline Tardivat
Directrice, Ceramic Synthesis and Functionalization Laboratory, Laboratoire commun CNRS / Saint-Gobain CREE, Cavaillon, France
Non-SOFC applications of ion-conductive ceramics
Le Laboratoire de Synthèse et Fonctionnalisation des Céramiques, unité mixte de recherche CNRS-Saint-Gobain, mène des recherches académiques sur des sujets d’intérêt pour Saint-Gobain. L’une de ses thématiques de recherche concerne les céramiques conductrices. Ces matériaux sont bien connus pour leur application dans les piles à combustibles (SOFC). Le laboratoire explore d’autres applications de ces matériaux, dans des domaines comme la catalyse ou les réacteurs catalytiques membranaires.

Jeudi 23 Juillet 2015
Prof. Serge Mignani
Université Paris Descartes, PRES Sorbonne Paris Cité, CNRS, UMR 860, Laboratoire de Chimie et Biochimie pharmacologiques et toxicologiques, 45 rue des Saints Pères, 75006, Paris, France
Current Challenges and Future Directions for Nanomedicine in Oncology
The main objective of nanomedicine research is the development of nanoparticules as drug delivery systems or drugs per se to tackle diseases, such as cancer, which are a leading cause of death within developed nations. Nanotechnology, in particular the nanocarrier approach to drug delivery, has attracted much attention in the development of targeted anticancer therapies aimed at avoiding, for instance, the systemic toxicities of classical small molecule cytotoxic drugs. The nanotherapeutic technologies currently used and proposed for anticancer drug delivery therapies are as follows: polymer-drug conjugates, polymer micelles, liposomes, dendrons and dendrimers. Other nanoparticles such as mesoporous silica, albumin nanoparticles, metallic nanopaticles, chitosan nanoparticles etc. have also been described with various applications including drug delivery, catalysis and imaging. A new highly active field in nanomedicine has recently paved the way towards a new therapeutic approach to treating cancers using nanoparticles as drugs. Thus a new era in medicine has begun with the expanded use of nanoparticles in several therapeutic domains such as: 1) companion diagnostic imaging and prognostic systems to stratify patients (personalized medicine and theranostic approaches); 2) tissue engineering (biomaterial domain); 3) micro- and nano-structured lab-on-a-chip systems for the detection of disease markers in blood; and 4) thermo-sensitive nanoparticle formulations. Results from pre-clinical and clinical trials using nanoparticles are encouraging, suggesting that nanoparticles provide opportunities to design and tune particular properties of drugs. Such interventions are not possible with other types of therapeutics and have thus fuelled much enthusiasm with regards the wealth of opportunities afforded by this emerging field of nanoscience in oncology. In the general sense, nanopharmaceuticals represent a complete therapeutic system that is 100% dedicated to benefitting patients. By providing multiple new therapeutic solutions that involve combination therapies, improved drug resistance outcome, and alternative administration strategies, this field of medicine is progressing at a very fast rate. The focus of this presentation will be analyzing the current challenges (open issues) and remaining issues facing this infinite armada in systematic cancer therapy. An important consideration is striking a correct balance between sophistication of nanocarriers to be used in the nanotherapies and their ease of development for example to deliver new molecular entities. Finally, the future of cancer nanomedicine will be presented and analyzed with regards nanoparticles in biosensing, drug delivery systems, bioimaging and long-term health effects.

Vendredi 4 Septembre 2015
Prof. Jeong Weon WU
Director of CNRS-Ewha International Research Center, Physics Department, Ewha Womans University, Seoul, Korea
Optical properties of artificially structured materials
Photonic bandgap (PBG) material and metamaterial (MM) are artificially structured materials, which can exhibit optical properties not readily observed in natural materials. Depending on the size of individual constituents when compared with the wavelength of relevant electromagnetic wave, either diffraction/interference or effective medium description is employed to describe the optical phenomena. Examples of nonlinear optical process and lasing operation will be presented in PBG. Further, Pancharatnam-Berry phase will be discussed in manipulation of angular momentum of light in holographically generated PBG. MM is an important material system, which can be designed to show optical phenomena such as Fano resonance, optical chirality, generalized Snell's law, and spin Hall effect of light associated with Berry phase. Experimental demonstration of these phenomena in MM will be presented.

Jeudi 10 Septembre 2015
Dr. Eloïse Gaillou
Conservateur Adjoint Musée de minéralogie, Mines ParisTech, 60, Bd St Michel, 75272 Paris Cedex 06
High spatial resolution FTIR and Raman mapping of highly strained pink diamonds
Pink diamonds are among the rarest and most valuable of gems, yet the origin of the pink color is still not fully understood. The pink color is restricted to micrometer-thick lamellae or bands oriented along <111>, which are created by plastic deformation, during a post growth event. Studies showed that plastic deformation is accommodated by twinning for some pink diamonds. This lecture will focus on presenting the physical properties of pink diamonds and how the color is generated. For that purpose, we will show high spatial resolution Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy data which gave us information about the repartition of the defects and of the remaining strain in the diamond structure, respectively. Raman spectroscopy shows that the pink areas are defective zones, with a high density of photoluminescent (PL) defects. Raman mapping revealed that the strain is mostly localized at the pink lamellae for some diamonds, while is ubiquitous in another group of diamonds. The highest amount of strain recorded was 3 GPa over 1µm in a group 2 pink diamond. At the intersection of two pink lamellae, the strain is so intense that the diamond Raman band displays 4 lines, indicating at least two highly stressed regions in the probed volume, which is the first time such a phenomenon is reported in a natural sample. Natural diamond shows that it can accommodate a large amount of stress during plastic deformation in mantle conditions by mechanical twinning. Still, large amount of strain remains in the diamond structure, which does not seem to affect the diamond integrity. Plastic deformation creates new PL (and CL) centers and most likely also the center responsible for the pink color, which is still unidentified.

Vendredi 11 Septembre 2015
Simon PASCAL
Université de Genève
Red and near-infrared polymethine dyes: new concepts toward optical applications and extension to helical architectures

Jeudi 17 Septembre 2015
Jean-Pierre Joly
Conseiller auprès du Département des Technologies Solaires, CEA INES, 50 Avenue du Lac Léman, 73375 Le Bourget du Lac, France
Marchés et technologies photovoltaïques : Situation actuelle et perspectives
L’énergie solaire photovoltaïque a connu un développement remarquable dans les dernières années et est devenue un contributeur significatif à la production d’électricité dans de nombreux pays. Un cercle vertueux a pu être créé aboutissant à une forte baisse des prix grâce au développement d’un marché de masse. Cela a été rendu possible par la conjonction entre les politiques d’incitation mises en place à partir des années 2000 et une intense recherche d’amélioration des technologies. Nous détaillerons donc les différentes technologies et leurs évolutions et nous mettrons en perspective les développements futurs du marché à partir de ces évolutions et de l’état actuel du marché.

Vendredi 18 Septembre 2015
Kenichi NAKASHIMA
Department of Chemistry, Graduate School of Science & Engineering, Saga University, Japan
Polymeric Micelles: Basic Aspects and Applications
Polymeric micelles are formed from block copolymers (e.g. AB diblock copolymer) in a selective solvent. If the A-block is soluble in a solvent while the B block is insoluble, the AB diblock copolymer forms a micelle composed of B-core and A-corona. Polymeric micelles have many features compared with conventional micelles formed from low molecular-weight surfactants.
Their features are:

(i) They have a larger diameter ranging from ca. 20 to ca. 150 nm.
(ii) Various polymers can be employed for the constituent blocks.
(iii) Exchange of unimers between micelles and bulk phase is slow.
(iv) Frozen micelles are formed if the glass transition temperature (Tg) of the core-forming block is lower than room temperature.
(v) Unimer micelles can be formed under some condition.


In my talk, I would like to explain basic aspects of polymeric micelles first. Then, I would like to show several examples of the applications of polymeric micelles such as:

(a) Fluorescence ON-OFF switching by polymeric micelles
(b) Synthesis of inorganic hollow nanoparticles templated by polymeric micelles.

References
[1] K. Nakashima and P. Bahadur, Adv. Colloids Interface Sci. 2006, 123-126, 75-96.
[2] Manickam Sasidharan and Kenichi Nakashima, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 157-167.
[3] Sudhina Guragain, Bishnu Prasad Bastakoti, Victor Malgras, Kenichi Nakashima, andYusuke Yamauchi, Chem. Eur. J. 2015, 21, in press.

Jeudi 24 Septembre 2015
Fabrice MATHEVET
Groupe de Chimie des Polymères, Institut Parisien de Chimie Moléculaire UMR 8232, Université Pierre et Marie Curie (UPMC), Paris, France
Self-organized semiconducting (macro)molecular materials for organic electronics
The self-organization of π-conjugated organic materials forming highly ordered supramolecular architectures has been extensively investigated in the last two decades in view of optoelectronic applications. Indeed, the control of both the mesoscopic and nanoscale organization within thin semiconducting films is the key issue for the improvement of charge transport properties and achievement of high charge carrier mobilities. These well-ordered materials are currently either self-organized semiconducting polymers[1] or liquid crystals[2]. In this context, we proposed to investigate the self-organization of semiconducting liquid crystalline materials incorporating different kind of π-conjugated systems in unique molecular or macromolecular architectures. Here, we will describe the design and synthesis of (i) dyads and triads combining discotic or calamitic π-conjugated mesogens, and (ii) side-chain liquid crystal semiconducting polymers where the backbone is a π-conjugated polymer and the side groups are π-conjugated discotic mesogens.[3] We will give the details on the synthesis, structural characterization and morphology studied by Polarized-light Optical Microscopy (POM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Temperature-dependent small-angle X-ray diffraction, Grazing-incidence X-ray scattering (GIXS) and Atomic Force Microscopy (AFM). Moreover, their charge transport properties studied in OFET configuration will also be depicted. [1] Tsao, H. N.; Müllen, K., Chem. Soc. Rev. 39, 2372 (2010). [2] Shimizu, Y.; Oikawa, K.; Nakayama K.-I; Guillon, D. J. Mater. Chem., 17, 4223 (2007). [3] a) Tahar-Djebbar, I.; Nekelson, F.; Heinrich, B.; Donnio, B.; Guillon, D.; Kreher, D.; Mathevet, F.; Attias, A.-J. Chem. Mater. 23, 4653 (2011). b) Zeng, D.; Tahar-Djebbar, I.; Xiao, Y.; Kayunkid, N.; Brinkmann, M.; Guillon, D.; Heinrich, B.; Donnio, B.; A.; Lacaze, E.; Kreher, D.; Mathevet, F.; Attias, A-J Macromolecules 47, 1715 (2014).

Vendredi 25 Septembre 2015
Dr LEYTON Jeffrey
Université de Sherbrooke Département de médecine nucléaire et radiobiologie Faculté de médecine et des sciences de la santé Centre de Recherche Ax imagerie médicale
Antibodies with Integrated endosome escape and multi-directional intracellular trafficking-control capabilities for molecular transport
The understanding and ability to develop novel transport systems at subcellular-scale is of paramount importance and will enable the exploration and engineering of this new frontier. Propelled by an innovative modification to antibodies (Abs), we have aimed to develop cell phenotype-specific intracellular directionally-controlled transportation suitable for a wide range of molecular cargo. Ab-conjugates have demonstrated success to deliver attached molecular payloads selectively against cells for applications in health and nanotechnology. However, whether transporting radionuclides, small molecules, or biologicals – Ab-conjugate technology must look to improve its effectiveness to advance its current applications and to demonstrate its potential to impact additional industries. Upon binding to target receptors on the cell surface, endocytosis and subcellular trafficking is highly efficient resulting in the deposit of Ab-conjugates in the lysosome where they are degraded or recycled to the extracellular space. But if escape from this pathway could be achieved, Ab-conjugates could become important tools to discover and exploit new cell-specific subcellular directional delivery routes. In addition, we will gain knowledge of the assembly and sorting of transport molecules along these routes and of the nano/micro events specific to the delivered cargo. The Ab-cargos described in this research will be a blueprint to allow precise intracellular delivery of current and future Ab-cargo devices. This presentation will describe our newly developed technologies that attach to and functionalize antibodies allowing them to escape endosome entrapment and re-direct subcellular transportation to the nucleus or mitochondria. Our novel technology involves using cholic acid linked to short peptides that harbor either a nuclear localization or mitochondrial localization signal sequences termed ChAcNLS and ChAcMLS, respectively. These novel moieties equip antibodies to deliver themselves to the nucleus or mitochondria using a multi-tier directional-controlled delivery mechanism, described as i) receptor-specific internalization, ii) cholic acid-mediated escape from endosome entrapment, and iii) localization signal-targeted organelle delivery. Harnessing this control, we have delivered to target cells a variety of molecular payloads with precision to the nucleus enhancing total cellular payload accumulation. This resulted in applications where superior imaging of in vivo target-specific cells was possible relative to control Ab-conjugates that are not equipped to escape endosome entrapment or localize to the nucleus. Since there are many interesting molecules against intracellular components that currently cannot penetrate membranes this research could have a profound impact as it would make possible the delivery of these molecules to the nucleus or mitochondria to be studied or in the establishment of new routes to other interesting intracellular locations.​ Biographie : Dr. Leyton is an assistant professor in the department of nuclear medicine and radiobiology at the Université de Sherbrooke and a member of the Medical Imaging Axis of the Sherbrooke University Hospital Clinical Research Center. Since 2002, he has been developing strategies to improve selectivity and delivery of imaging medications and treatments for cancer. Dr. Leyton is an internationally recognized researcher, with a research focus on advancing antibody-conjugate design and the nature of their application to particular malignancies. Over the past decade, Dr. Leyton's work has led to the clinical translation of an imaging agent to detect prostate cancer in men. He was a 2013 cancer scholar from the American Association for Cancer Research for his ground-breaking work on designing antibody-conjugates to more specifically target cancer stem cells in leukemia. More recently, Dr. Leyton and his team were the first to successfully discover a technology that allows antibody-conjugates to escape cell mechanisms that lead to loss of selectivity and resistance to antibody-conjugate treatment. His projects are now aimed at understanding the fundamental mechanisms his technology uses to escape cell resistance mechanisms. He hopes his discoveries will unlock novel cell mechanisms and delivery approaches to better target cells.

Jeudi 8 Octobre 2015
Pr. Paul KNOCHEL
Département de Chimie, Ludwig-Maximilians University, Münich, Allemagne
Préparation et chimie d'espèces organométalliques polyfonctionnelles
New methods for the preparation of polyfunctional organometallics of Zn, Mg und Li will be described. The directed metalation of functionalized aromatics and heterocycles will be presented. The compatibility of Zn- and Mg-organometallics and amides with strong Lewis acids enhances considerably the reaction scope of metalations. The use of continuous flow technics allows further to metalate complex unsaturated substrates on very practical conditions. New cross-coupling methodologies using polyfunctional organometallics will also be reported. Finally, a stereoselective generation of polyfunctional secondary alkyl-Li, -Zn, -Mg and -Cu reagents using a retentive I/Li-exchange will be shown. For leading articles, see : a) Haag, B., Mosrin, M., Ila, H., Malakhov,V. , Knochel, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9794-7824 b) Steib, A. K.; Kuzmina, O. M.; Fernandez, S.; Flubacher, D.; Knochel, P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15346-15349. c) Dagousset, G.; Moriya, K.; Mose, R.; Berionni, G.; Karaghiosoff, K.; Knochel, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1425-1429. d) Chen, Q.; Leon, T.; Knochel, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 8746-8750. e) Klatt, T.; Markiewicz, J. T.; Saemann, C.; Knochel, P. J. Org. Chem. 2014, 79, 4253-4269. f) Frischmuth, A.; Fernandez, M.; Barl, N. M.; Achrainer, F.; Zipse, H.; Berionni, G.; Mayr, H.; Karaghiosoff, K.; Knochel, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7928-7932. g) Petersen, T. P.; Becker, M. R.; Knochel, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7933-7937. h) Manolikakes, S. M.; Ellwart, M.; Stathakis, C. I.; Knochel, P. Chem. Eur. J. 2014, 20, 12289-12297. i) Moriya, K.; Didier, D.; Simon, M.; Hammann, J. M.; Berionni, G.; Karaghiosoff, K.; Zipse, H.; Mayr, H.; Knochel, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2754-2757.

Jeudi 15 Octobre 2015
Pierre SENS
Physicochimie Curie - UMR 168, Institut Curie, Paris
Physical models of crawling cell motility
Cell motility is generally powered by actin polymerization and acto-myosin contraction. When moving over a flat and rigid substrate, cells usually develop thin and broad protrusions at their front, called lamellipodia, where actin polymerisation generates a protrusive force pushing the front edge of the cell forward. The lamellipodium often displays interesting dynamics, including normal and lateral waves, possibly relevant to cell polarisation and the initiation of motion. Crawling cells move by generating traction forces on their surrounding, which can be measured by traction force microscopy. These forces often exhibit interesting spatio-temporal patterns which are crucial to the cell’s ability to move, including periodic oscillations that may be related to the lamellipodial waves discussed above. This talk will be divided in two relatively unconnected parts. - I will first described a model of lamellipodium dynamics where the stochastic adhesion of actin filaments to the substrate by mechano-sensitive linkers produces a stick-slip behaviour with alternative phases of forward and backward edge motion. This stick-slip behaviour confers bistability to lamellipodium fragments and possibly to entire cells, which may either be symmetric and static or polarised and motile. This model explains the existence of radial and lateral lamellipodium waves which were observed experimentally, and highlights the role of the plasma membrane tension in regulating lamellipodium dynamics and cell polarisation. - I will then discuss a conceptual model of cell motility where the traction forces exerted by the cell are modelled as oscillating force multipoles. I will show how mechanical interactions mediated by the cytosol or the substrate may lead to synchronisation between the different parts of the cell, giving rise to polarisation and motion. I will also discussed the effect of noise on the persistence of cell motion, and the insight that such a model gives to the process of chemotaxis. The seminar will be in english

Jeudi 12 Novembre 2015
Paola Luches
Istituto Nanoscienze, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Modena, Italy
Understanding reversible reduction processes in cerium oxide ultrathin films
Reducible oxides are compounds in which the cations can quickly and reversibly change their oxidation state between two or more states. This property makes reducible oxide - based materials very interesting in view of the applications, for example in catalysis, energy conversion and biomedicine. The combination between reducible oxides and metals, either as dopants or as supported nanoparticles, typically improves the performance of the material, compared to the individual components. The interaction between the oxide and the metal induces in fact important modifications in the structure and in the electronic properties of the combined system. I will discuss the results of our recent studies of cerium oxide ultrathin epitaxial films, studied as reducible oxide model systems [1-5]. I will focus on the interface between the cerium oxide film and the Pt(111) substrate, discussing the atomic scale structure and the occurrence of charge transfer effects [1,5]. I will also describe the electronic, structural and morphological modifications induced in the films by reduction and oxidation cycles through thermal treatments in vacuum and in oxygen partial pressure [2]. The results will be discussed considering the reduced dimensionality and the influence of the interface with the metallic substrate. The structure, morphology and charge transfer induced in Ag nanoparticles supported on epitaxial cerium oxide films will also be discussed [3,4]. The studies were performed using surface science techniques (XPS, LEED, STM), combined with high-resolution XANES and aberration-corrected STEM, and interpreted with the help of DTF+U calculations. References [1] P. Luches, F. Pagliuca, S. Valeri, F. Boscherini, J. Phys. Chem. C 117, 1030 (2013). [2] P. Luches, F. Pagliuca, S. Valeri, Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 18848 (2014). [3] P. Luches, F. Pagliuca, S. Valeri, F. Illas, G. Preda, G. Pacchioni, J. Phys. Chem. C 116, 1122 (2012). [4] F. Benedetti, P. Luches, M. C. Spadaro, G. Gasperi, S. D’Addato, S. Valeri, F. Boscherini, J. Phys. Chem. C 119, 6024 (2015). [5] P. Luches, L. Giordano, V. Grillo, G. C. Gazzadi, S. Prada, M. Campanini, G. Bertoni, C. Magen, F. Pagliuca, G. Pacchioni, S. Valeri, Adv. Mater. Interf. (2015), in press.

Jeudi 19 Novembre 2015
Khalifa AGUIR
Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence, IM2NP, UMR CNRS 7334, Universités d'Aix-Marseille et de Toulon, Campus de St. Jérôme, 13397 Marseille, France
De l'intérêt de la miniaturisation des capteurs pour le suivi de la qualité de l'air
Les capteurs dédiés au suivi de la qualité de l’air utilisent comme couche sensible des matériaux dont la conductivité peut varier en présence de gaz, vapeurs et de manière générale des polluants atmosphériques. La qualité de la réponse des capteurs est directement liée à la structure des matériaux utilisés, à l’échelle nanométrique. En effet, les capteurs les plus étudiés et les plus développés aujourd’hui, utilisent le plus souvent des oxydes semiconducteurs nanostructurés comme matériau sensible. Ceci permet d’augmenter le nombre de sites d’adsorption et donc d’augmenter la réponse du capteur. Cependant la nano-structuration seule du matériau sensible n’est pas suffisante. Elle doit s’accompagner d’une réduction de la taille de la couche sensible dans son ensemble, couche mince, nanofils, nanotubes, ajouts de nanograins catalytiques. Dans tous les cas, il faut privilégier l’effet de la surface sur celui du volume. La réaction entre le gaz et le capteur doit rester essentiellement un phénomène de surface, à l’échelle des nanograins qui constituent la couche sensible ou qui s’ajoutent à celle-ci pour modifier la réponse vis-à-vis de tel ou tel gaz. L’amélioration de la réponse des capteurs est indispensable si l’on veut respecter les normes en vigueur sur la qualité de l’air. Pour certains polluants, il est nécessaire de disposer de capteurs qui présentent des seuils de détection de l’ordre du ppb voire moins. Par ailleurs, la diminution de la taille des dispositifs et l’utilisation de microcapteurs permet de réduire la consommation et de pouvoir fabriquer des systèmes portables, autonomes, …

Jeudi 26 Novembre 2015
Mark Mascal
UC Davis, USA
5-(Chloromethyl)furfural (CMF) is the new HMF: Functionally equivalent but more practical in terms of its production from biomass

Vendredi 27 Novembre 2015
Kenji MATSUDA
Department of Synthetic Chemistry and Biological Chemistry, Graduate School of Engineering, Kyoto University, Katsura, Nishikyo-ku, Kyoto 615-8510, Japan
Photoresponsive Behavior of Photochromic Compounds Self-Assembled in Two- and Three-Dimensional Structures
In order to apply photochromic compounds in molecular optoelctronics, the alignment of the molecules is very important. Therefore, we have been studying photoresponsive behavior of the assemblies composed of photochromic compounds. Firstly, photoinduced macroscopic morphological transformation of an amphiphilic diarylethene assembly will be introduced. Then, cooperative self-assembly of molecules at the liquid/solid interface and highly sensitive photoresponsive system will be discussed.

Jeudi 10 Décembre 2015
Bertrand FOURCADE
Laboratoire Joliot Curie ENS-Lyon 46, allée d'Italie 69364 Lyon Cedex 07
From adherence structures in cell biology to diffusion-reaction models : Integrin receptors as a paradigm
In cell biology, adherence structures are multi-protein complexes that form a mechanical link between the cell and its cellular matrix. These connections generally contain integrin receptors which are present in different states differing in their affinity to different ECM proteins. One general feature of these structures is that they are in a state of constant flux of receptors and adaptors with integrin recruitment being a crucial step for the formation of nascent structures. In this work, we will review a recently proposed physical model for integrin recruitment which highlights the crucial time and length scales characteristic of adherence structures. We will illustrate our model in the context of podosomes. The seminar will be in english


Jeudi 14 Janvier 2016
Roberta Poloni
Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Institut Polytechnique de Grenoble, 1130 rue de la Piscine - BP 75 - F-38402 ST MARTIN D HERES CEDEX
Ab initio calculations of metal-organic frameworks for efficient carbon capture technologies
Capturing and sequestering CO2 is a route to partial mitigation of climate change associated with anthropogenic carbon dioxide emissions. Among the most promising candidate methods for CO2 separation, physisorption and chemisorption by metal-organic frameworks (MOFs) are attracting much attention. MOFs are three-dimensional nanoporous extended solids composed of metal centers connected by organic molecules (called bridging ligands or linkers). In my talk I will show how first-principles calculations are used to identify and understand CO2 binding in several MOFs featuring open metal sites. In all cases, the physisorption of CO2 can be attributed to a combination of electrostatic and dispersion interactions. The role of the ligand and metal atom is discussed in this context. I will therefore show how the CO2 energetics in these materials can be tailored in a manner optimal for industrial CO2 capture by independently changing the organic ligand and the metal site. I will discuss recent advances on the methodology used to study the thermodynamics of gas adsorption in these materials, ranging from the choice of the exchange and correlation frunctional in DFT to the development of DFT-derived force fields to an efficient hybrid insertion Monte Carlo scheme. Then, I will discuss how the chemisorption of CO2 in amine-functionalized MOFs can lead to an extraordinary CO2 uptake. The adsorption mechanism elucidated in these studies by using computed NEXAFS spectra reveals how crucial the combination of amine length with the MOF morphology is for new types of reactivity leading to an higher performance compared to the current carbon capture technologies. The results presented in this talk are discussed in the context of recent experiments performed at the University of Berkeley, California. This shows how the computational design of new materials from first-principles and therefore guided by chemical/physical comprehension, can be used as the first step towards the development of a successful technology in conjunction with the experimental activity.

Jeudi 21 Janvier 2016
Olivia du Roure
Cell Biophysics team Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes (PMMH) ESPCI Paristech 10 rue Vaucquelin 13005 Paris
Mechanics and constrained Growth of dense branched actin networks followed by a new magnetic colloids technique
Cell mechanics is fundamental in many cellular processes both in physiological and pathological situations. The actin cytoskeleton is responsible for the main part of this mechanics. In cells, actin filaments are very dynamic polymers spatially organized by many different partners. Rheological studies have been devoted to the understandings of the mechanical properties of actin gels assembled in solutions. We recently developed a new approach to study more biologically relevant system; this approach is based on magnetic particles and the use of the biochemical machinery at play in the leading edge of a cell. The idea is to use dipolar attractive forces that develops between superparamagnetic micro-sized objects to deform in a controlled way dense branched actin networks grown from the surface of the partCell mechanics is fundamental in many cellular processes both in physiological and pathological situations. The actin cytoskeleton is responsible for the main part of this mechanics. In cells, actin filaments are very dynamic polymers spatially organized by many different partners. Rheological studies have been devoted to the understandings of the mechanical properties of actin gels assembled in solutions. We recently developed a new approach to study more biologically relevant system; this approach is based on magnetic particles and the use of the biochemical machinery at play in the leading edge of a cell. The idea is to use dipolar attractive forces that develops between superparamagnetic micro-sized objects to deform in a controlled way dense branched actin networks grown from the surface of the particles. The main advantage of this technique in the context of biophysics is its high throughput that allows reliable measurements to be performed. We carried out a first study which established the link between elastic properties of these networks and their architecture in dense branched actin networks assembled from a mix of purified proteins. In a new version of the technique, we also developed new particles with flat surfaces that allow non linear measurements to be done and growth under constraints to be followed. These new developments open the ways to study cell mechanics at the scale of isolated cells and even at the scale of a tissue.icles. The main advantage of this technique in the context of biophysics is its high throughput that allows reliable measurements to be performed. We carried out a first study which established the link between elastic properties of these networks and their architecture in dense branched actin networks assembled from a mix of purified proteins. In a new version of the technique, we also developed new particles with flat surfaces that allow non linear measurements to be done and growth under constraints to be followed. These new developments open the ways to study cell mechanics at the scale of isolated cells and even at the scale of a tissue.

Jeudi 28 Janvier 2016
Abdul Barakat
Cardiovascular and Cellular Engineering Lab Hydrodynamics Laboratory (LadHyX) Ecole Polytechnique Route de Saclay 91128 Palaiseau France
Role of the Cytoskeleton and its Links to the Nucleus in Regulating Mechanotransduction in Vascular Endothelial Cells
The ability of vascular endothelial cells to respond to mechanical stimulation is essential for normal physiological responses including vasoregulation and arterial wall remodeling. Furthermore, abnormalities in endothelial mechanotransduction play a critical role in the development of certain pathologies, most notably atherosclerosis. There is mounting evidence that the organization of the cytoskeleton regulates key mechanotransduction events in various cell types. In this talk, I will describe experiments and computational models that explore: 1) how nesprin proteins, which link the cytoskeleton to the nucleus, mediate important endothelial cell mechanotransduction responses, 2) how the cytoskeleton modulates the integration by endothelial cells of apical and basal biophysical cues, and 3) how cytoskeletal organization regulates the dynamics of mechanical force transmission in endothelial cells.

Jeudi 04 Février 2016
Mario Barbatti
Aix-Marseille Université, Institut de Chimie Radicalaire
The Light Dance of Molecules - Case studies in computational chemistry of excited states
Electronic excitation of molecules and supramolecular assemblies plays a central role in diverse scientific and technological domains. Its investigation is an interdisciplinary area between physics and chemistry, with branches into biology and engineering. In particular, dynamics simulations of ultrafast processes in electronically-excited molecular systems have become a very powerful tool in the field, being used to test experimental hypothesis, predict new properties, and reveal the underlying physical-chemistry of a myriad of excited-state processes induced by photons, electromagnetic fields, and chemical reactions. For the last ten years, we have been developing the Newton-X platform (www.newtonx.org), a set of applications dedicated to first principle simulations of molecular nonadiabatic dynamics and photospectra. In this talk, I will present few case studies illustrating the potential as well as the shortcomings of these methods.

Jeudi 11 Février 2016
Valessa BARBIER,
Université Paris-Est de Créteil
A new polymeric scaffold for biomimetic applications: synthetic membranes, membrane permeabilization and multivalent ligands for molecular recognition.
In the framework of research projects aimed at designing polymers with biomimetic features, we have developed a new polymeric scaffold, dubbed OCD for Oligomers from Cyclopropane Dicarboxylates monomers. They have geminal substituants located on every third carbon along a polymethylene backbone and are obtained by Anionic Ring Opening Polymerization using a phosphazene base to generate in situ the polymerisation initiator.1 Biomimetic nano-objets have been designed such as synthetic membranes made by the self-assembly of amphiphilic liquid crystal (LC) PEG-OCD block copolymers.2 Crown-ethers substituted OCDs have also been developed as potential biological membrane permeabilizers.3 They form cation-selective pores within model bilipidic membranes,4 and their interaction with biological membranes has been studied. More recently, a new family of glycopolymers have been synthesized by post-modification of an OCD scaffold using the thiol-ene radical addition and their interaction with carbohydrate-binding proteins have been investigated.5,6 [1] N. Illy, S. Boileau, W. Buchmann, J. Penelle, V. Barbier, Macromolecules 2010, 43, 8782–8789. [2] L. Jia, M. Liu, A. Di-Cicco, P-A. Albouy, B. Brissault, J. Penelle, S. Boileau, V. Barbier, M-H. Li, Langmuir 2012, 28, 11215–11224. [3] M. Liu, S. Peyrat, N. Illy, V. Wintgens, B. Brissault, J. Penelle, V. Barbier, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2014, 52, 2337–2345. [4] M. Liu, A. Bertova, N. Illy, B. Brissault, J. Penelle, K. Ondrias, V. Barbier, RSC Adv., 2012, 2, 8606 – 8609. [5] N. Illy, S. Boileau, M.A. Winnik, J. Penelle, V. Barbier, Polymer 2012, 53, 903–912. [6] M. Fiore, N. Berthet, O. Renaudet, V. Barbier, Med. Chem. Commun. 2014, 5, 1202 – 1207.

Jeudi 10 Mars 2016
Peter Zeppenfeld
Institute of Experimental Physics, Johannes Kepler University Linz, Austria
Optical Spectroscopy of Surfaces, Thin Films and Nanostructures
In my talk, I will first give a brief outline of the current research activities at our institute at the Johannes Kepler University in Linz, dealing with surfaces, thin films and nanostructures. In the main part of the talk I will focus on optical spectroscopies and their potential as viable analytical tools in the Surface and Nano Sciences. Conceptually very simple optical methods, namely Reflectance Difference Spectroscopy (RDS/RAS) and Differential Reflectance Spectroscopy (DRS), can provide valuable insight into the structure and growth of ultrathin films in straight correlation with their electronic, optical and other physical or chemical properties. Notably, these differential optical spectroscopies can achieve sub-monolayer sensitivity and are capable of monitoring kinetic processes on surfaces in real time. This will be illustrated in selected examples dealing with the fabrication and optical characterization of functional layers, such as reconstructed surfaces [1,2], graphene nanoribbons [3] and ultrathin molecular films [4,5]. While the spatial resolution in the UV-VIS range is naturally limited, microscopic information on the structure and electronic properties can be obtained from complementary surface science techniques such as STM and Photoemission Electron Microscopy (PEEM). As an outlook, I will describe how optical spectroscopy and PEEM can be combined into a single experiment, thus enabling truly parallel optical spectroscopy and photoelectron microscopy at a local scale [6,7]. [1] L.D. Sun, M. Hohage, P. Zeppenfeld, Phys. Rev. B 69, 045407 (2004) [2] M. Bachmann, N. Memmel, E. Bertel, M. Denk, M. Hohage, P. Zeppenfeld, Appl. Surf. Sci. 258, 10123 (2012) [3] R. Denk, M. Hohage, P. Zeppenfeld, J. Cai, C.A. Pignedoli, H. Söde, R. Fasel, X. Feng, K. Müllen, S. Wang, D. Prezzi, A. Ferretti, A. Ruini, E. Molinari, P. Ruffieux, Nat. Commun. 5:4253 (2014) [4] L.D. Sun, S. Berkebile, G. Weidlinger, M. Denk, R. Denk, M. Hohage, G. Koller, F.P. Netzer, M.G. Ramsey, P. Zeppenfeld, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 13651 (2012) [5] L.D. Sun, J. Gall, G. Weidlinger, C.Y. Liu, M. Denk, P. Zeppenfeld, Phys. Rev. Lett. 110, 106101 (2013) [6] E. Ghanbari, Th. Wagner, P. Zeppenfeld, J. Phys. Chem. C 119, 24174 (2015) [7] A. Navarro Quezada, M. Aiglinger, E. Ghanbari, Th. Wagner, P. Zeppenfeld, Rev. Sci. Instrum. 86, 113108 (2015)

Mardi 15 Mars 2016
A. I. Fernández-Domínguez
Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid, E-28049 Madrid, Spain
PLASMONIC CONFINEMENT:TRANSFORMATION OPTICS INSIGHT AND STRUCTURED ILLUMINATION IMAGING
The boost experienced by nano-optics research during the last decade has been driven by the ability of surface plasmon polaritons to collect and concentrate light into sub-wavelength volumes with high efficiency. From a theoretical perspective, the exploration of this distinctive plasmonic attribute in smaller and smaller length scales has been possible thanks to the remarkable accuracy and predictive value that classical electrodynamics has demonstrated down to the nanoscale. In the first part of my talk, I will introduce a Transformation Optics theoretical approach that allows for the quasi-analytical description of the optical properties of paradigmatic plasmonic geometries, such as nanosphere dimers or nanocrescents [1]. I will show how this technique can be pushed below the nanometer by introducing nonlocal (spatially dispersive) metal permittivities accounting for the emergence of non-negligible interactions among conduction electrons [2]. In the second part of my talk, I will describe how the confined and spatially structured nature of plasmonic fields can be exploited to achieve far-field optical resolution beyond the diffraction limit of classical optics. Specifically, I will present a theoretical proposal for an imaging scheme based on coherent scattering under a composite photonic−plasmonic structured illumination that yields four-fold super-resolution on non-fluorescent samples [3]. References [1] J. B. Pendry et al., Nat. Physics 2013, 9, 518 [2] A. I. Fernández-Domínguez et al., Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 106802 [3] A. I. Fernández-Domínguez et al., ACS Photonics 2015, 2, 341.

Jeudi 17 Mars 2016
Jean BAUDRY
Laboratoire Colloïdes et Matériaux Divisés, Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles, Paris
Dynamique de l'adaptation chez les bactéries
Les bactéries ont développé beaucoup de stratégies pour s’adapter au stress et à la pression de sélection de leur environnement. Nous cherchons à comprendre ces réponses en caractérisant l’hétérogénéité d’une population de bactéries au cours du temps. Pour cela, nous avons développé une approche simple basée sur la manipulation de goutte d’eau dans de l’huile qui permet de mesurer les propriétés observables de bactéries, c'est-à-dire leur phénotype. Ces mesures quantitatives sur plusieurs milliers de bactéries en parallèle donnent accès à la dynamique de l’adaptation de la population face à un stress. Je détaillerai ici l’exemple la diversification mesurée dans un système en l’absence d'apport de nourriture extérieure (phase stationnaire prolongée), puis discuterai l’application en cours de ces méthodes pour l’étude des infections urinaires.

Jeudi 31 Mars 2016
Thomas LEONI
dpt NMR, CINaM
Auto-assemblage et déshydrogénation sélective de molécules organiques étudiés par microscopie à effet tunnel
La conception de réseaux supramoléculaires à caractère semi-conducteur continue à susciter un fort intérêt en raison de ces perspectives d’applications en optoélectronique. Il est maintenant établi qu’une couche possédant un degré élevé d’ordre structural à grande échelle favorisera d'une part le transport électronique [1] et d'autre part la sélectivité énergétique de son spectre d'absorption[2]. Dans notre équipe, nous cherchons à comprendre dans un premier temps, les relations entre la composition chimique d’une molécule et sa capacité à former un réseau supramoléculaire sur une surface; puis dans un deuxième temps, à explorer la relation structure-propriétés optoélectroniques. Dans cet exposé, nous présenterons deux exemples différents de stratégie d’auto-assemblage adoptées par des molécules. L’une faisant appel à l’inter-digitation de chaines alkyles[3], l’autre à la formation de liaisons hydrogènes[4]. Nous rappellerons au préalable quelques notions de bases pour bien comprendre l’interprétation des images et des spectroscopies en microscopie à effet tunnel sur des couches organiques. Nous terminerons par la description d’une réaction chimique induite par courant tunnel inélastique sur l’une de ces molécules. Cette réaction permettra de mettre en avant le rôle de la surface et de l’assemblage moléculaire pour obtenir un composé inaccessible par les méthodes conventionnelles de synthèse en chimie organique. [1] Di, C.; Li, J.; Yu, G.; Xiao, Y.; Guo, Y.; Liu, Y.; Qian, X.; Zhu, D. Org. Lett. 2008, 10, 3025-3028. [2] T. Dienel et al., Adv. Mat. 20, 959 (2008) [3] T.lelaidier et al PCCP 18,7 (2016) [4] T.lelaidier et al Langmuir 30,20 (2014)

Jeudi 7 Avril 2016
Martina KNOOP
Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires, CNRS/Université d’Aix-Marseille
Ions piégés - de l'atome au système modèle
Les ions piégés sont au cœur des avancées spectaculaires des dernières années en particulier comme briques élémentaires des horloges atomiques, ou des ordinateurs quantiques. Grâce au contrôle poussé des paramètres internes et externes des atomes confinés, ils sont également parfaitement adaptés pour servir de systèmes modèles dans de nombreux domaines classiques ou quantiques. La manipulation et le refroidissement des atomes uniques par laser ouvre la voie à un nombre important d’applications et d’expériences fondamentales. J’introduirai les techniques de piégeage, leur intérêt, leurs avantages, et je présenterai quelques expériences clés fonctionnant avec des ions confinés – dans le monde et au labo PIIM. Références W. Paul, « Electromagnetic traps for charged and neutral particles », Rev. Mod. Phys. 62, 531 (1990) D. J. Wineland, « Superposition, entanglement, and raising Schrödinger’s cat », Rev. Mod. Phys. 85, 1103 (1990)

Vendredi 13 Mai 2016
Loïc Mager
Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg, Département d’Optique ultrarapide et de Nanophotonique (DON), Strasbourg
Influence de la diffusion moléculaire sur la propagation des guides d’onde optique auto-inscrits dans les photopolymères
La réaction de photopolymérisation s’accompagne le plus généralement d’une densification et une élévation de l’indice de réfraction de la région exposée. Cette modification photoinduite de l’indice de réfraction peut être considérée comme une non linéarité optique focalisante permettant l’observation de la propagation de faisceau lumineux exempt de diffraction. La propagation de ces solitons optiques laisse derrière elle un canal photopolymérisé constituant un guide d’onde optique permanent. Démontré pour large éventail de matériaux photopolymérisables, l’emploi des guides auto-inscrits est envisagé pour diverses applications allant de la connexion de guides optiques à la fabrication de de dispositifs optiques intégrés tels les modulateurs électro-optiques ou des sources lasers. Ces dispositifs impliquent l’addition, dans la formulation initiale, de molécules optiquement actives. Or, cette addition de nouvelles espèces affecte également le processus de propagation des guides auto-inscrits. Ainsi, les modèles de propagation de guide auto-induits décrits dans la littérature ne permettent pas de décrire le comportement observé pour des formulations complexes. Nous avons donc enrichi cette description en prenant en compte la diffusion des espèces chimiques pendant le processus d’inscription. Une mesure de la dynamique de photoinscription d’un réseau périodique nous donne accès aux valeurs de l’efficacité de photopolymérisation et du coefficient de diffusion. Ces valeurs ont été utilisées dans les simulations de propagation utilisant notre modèle amélioré. Ainsi, nous sommes capables de reproduire le profil d’indice de réfraction des guides auto-inscrit qui se différencie nettement des profils gaussiens ou super-gaussiens généralement décrits. De plus, notre modèle permet de mettre en évidence une région de faible indice entourant le cœur du guide. Cette distribution, déjà observée expérimentalement, prend toute son importance dans le cas de l’interaction entre deux guides contre-propageants initiés à partir de deux fibres optiques : dans le cas d’une forte contribution de la diffusion, les guides subissent un anti-croisement et non plus la fusion recherchée.

Jeudi 26 Mai 2016
Jean-Marc MONTEL
Ecole Nationale Supérieure de Géologie Laboratoire Géoressources, CNRS-Université de Lorraine-CREGU Vandoeuvre-lès-Nancy
Les ressources en terres rares dans le monde
Les terres rares sont des éléments chimiques critiques pour diverses applications de haute technologie. Ces éléments sont devenus l'emblème d'une inquiétude générale sur l'approvisionnement en matières premières des industries européennes, qui a parfois fait la une des journaux. Après avoir montré quelques applications des terres rares, je présenterai de façon simple les modes de concentration de ces éléments qui conduisent à la formation de gisements. Puis, dans un troisième temps j'exposerai quelques éléments de bases d'économie des matières premières qui permettent de comprendre pourquoi aucune pénurie de terres rares n'est à craindre.

Vendredi 27 Mai 2016
Mathias WUTTIG
RWTH Aachen University of Technology, Germany
Novel Phase Change Materials by Design: The Mystery of Resonance Bonding
Phase change media utilize a remarkable property portfolio including the ability to rapidly switch between the amorphous and crystalline state, which differ significantly in their properties. This material combination makes them very attractive for data storage applications in rewriteable optical data storage, where the pronounced difference of optical properties between the amorphous and crystalline state is used. This unconventional class of materials is also the basis of a storage concept to replace flash memory. This talk will discuss the unique material properties, which characterize phase change materials. In particular, it will be shown that only a rather small group of materials utilizes resonance bonding, a particular flavour of covalent bonding, which can explain many of the characteristic features of phase change materials. This insight is employed to predict systematic property trends and to explore the limits in stoichiometry for such memory applications. It will be demonstrated how this concept can be used to tailor the electrical and thermal conductivity of phase change materials, as well as other advanced functional materials including thermoelectrics. Yet, the discoveries presented here also force us to revisit the concept of resonance bonding and bring back a history of vivid scientific disputes about ‘the nature of the chemical bond’.

Jeudi 2 Juin 2016
Daniel B. LEZNOFF
Simon Fraser University, Dpt of Chemistry, Vancouver
Ancient Metals in Advanced Materials: Cyanide-based Coordination Polymers
My group uses non-octahedral cyanometallates to target coordination polymers with magnetic, vapochromic, birefringent, luminescent, negative- thermal expansion and other properties. In particular, neglected linear d10 [Au(CN)2]- units harness attractive aurophilic interactions to increase structural dimensionality. Several property-based vignettes will be presented: simple "mineral-like" M[Au(CN)2]2(H2O)x with unusual vapochromic properties; luminescent Zn[Au(CN)2]2-based ammonia sensors and methods to prepare thin-films via rare reductive elimination of halogen from [Au(CN)2X2]-; and white-light emitting materials using Ln/Au and Cu/Au systems.

Jeudi 16 Juin 2016
Vincent BALTZ
Spintec, CEA-INAC, Grenoble
Antiferromagnetism: the next flagship magnetic order for spintronics ?
Antiferromagnetic materials could represent the future of spintronic applications thanks to the numerous interesting features they combine: they are robust against perturbation due to magnetic fields, produce no stray fields, display ultrafast dynamics and are capable of generating large magneto-transport effects. Intense research efforts over the past decade have been invested in unraveling spin-dependent transport properties in antiferromagnetic materials. Whether spin-dependent transport can be used to drive the antiferromagnetic order and how subsequent variations can be detected are some of the thrilling challenges currently being addressed. Antiferromagnetic spintronics started out with studies on spin transfer, and has undergone a definite revival in the last few years with the publication of pioneering articles on the use of spin-orbit interactions in antiferromagnets. This paradigm shift offers possibilities for radically new concepts for spin manipulation in electronics. Central to these endeavors are the need for predictive models, relevant disruptive materials and new experimental designs. This talk reviews some of the spintronic effects described based on experimental analysis of antiferromagnetic materials. It covers some spin-transfer-related effects with a focus on the injection of a spin current in thin antiferromagnetic films (e.g. interfacial spin mixing conductance and spin penetration length); and some spin-orbit related phenomena such as the (inverse) spin Hall effect.

Jeudi 23 Juin 2016
Héloise Tissot
Fritz Haber Institute der Max-Planck-Gesellschaft, Berlin, Germany
Modelling Metal-containing Zeolites using Aluminosilicate Thin Films
Zeolites as a family of microporous aluminosilicate minerals are used in many industrially important catalytic processes. In addition to pure aluminosilicates, those having transition metals in the framework often show superior catalytic properties. In particular, Fe-containing ZSM-5 demonstrated good performance in phenol production by gas phase oxidation of benzene using nitrous oxide as an oxidizing agent. Despite the technological importance of such process, the precise structure of the active site and reaction mechanism remain poorly understood and are still debated. To a large extent, this is due to large diversity of possible structures. Indeed, Fe atoms may be incorporated into the silicate framework, they may also create isolated iron atoms or small complexes inside the zeolite cavities or even form highly dispersed oxide nanoparticles on the outer surface of zeolite crystallites. Aimed at a deeper understanding of chemistry of metal-containing zeolites, we studied preparation of well-defined model system that could be used to mimic zeolites and additionally allows facile application of many analytical tools available in surface science. For this, we prepared thin silicate and aluminosilicate films grown on Ru(0001), which were “doped” with Fe using different conditions. The films were studied by STM, IRAS, XPS, and additionally, probe molecules as Water and CO were used. The possible structures will be discussed.

Mercredi 29 Juin 2016
Shirley CHIANG
Department of Physics University of California, Davis, CA 95616 USA
Unusual Growth Behaviors, Collective Motion, and Surface Structural Phase Transitions of Metals on Germanium*
We have used low energy electron microscopy (LEEM) and scanning tunneling microscopy (STM) to measure real space images of Ag/Ge(110), Au/Ge(110), and Ir/Ge(111). As Ag was deposited onto Ge(110) above 400C, LEEM movies showed the formation of long, one-dimensional (1D) islands, 100-200nm wide and 1-10 µm long, oriented along the (1, -1,0) direction, with island nucleation proceeding from defects in the Ge substrate. STM images show that the islands are composed of Ag and that the surface regions between the islands exhibit (17, 15, 1) facets that are characteristic of pure Ge. Unusual collective behavior of the growth and collapse of islands suggests that the wetting layer provides the material for the islands to grow at very high rates that cannot be due to stochastic diffusion. For 0.5ML Au dosed onto Ge(110) at 800°C, LEEM movies show that Au islands grow to ~1-2 microns in width and ~2-5 microns in length. Above 750°C, the lack of a LEED pattern in the islands indicates the formation of Au/Ge liquid alloy droplets. The larger islands began moving with speeds of 0.1-1.0 µm/s, absorbing smaller stationary islands upon collision and increasing in size up to ~60 microns in width and ~100 µm in length. This movement can be explained by a temperature gradient across the sample causing a Ge concentration gradient across the islands, inducing movement in the direction of increasing temperature. Low Energy Electron Diffraction (LEED) showed a (4x1) reconstruction below 670°C, a (4x4) reconstruction between 670°C and 750°C, and a (2x1) reconstruction above 750°C. STM and LEEM were also used to image the growth of Ir onto the Ge(111) surface at different coverages less than 1ML, with samples annealed to temperatures between 550K and 750K. A new form of growth was observed, consisting of Ir pathways forming on substrate domain boundaries that connect larger Ir islands. A model based on the Ir coverage suggests that Ir forms trimers on the surface. Simple Monte Carlo simulations of the growth process for Ag/Ge(110) and Ir/Ge(111) give insight into the origins of the unusual growth behavior. *Funding from NSF CHE-0719504, NSF PHY-1004848, and NSF PHY-1263201.

Jeudi 30 Juin 2016
Alain BURGER
Institut de Chimie de Nice (ICN) - Equipe Molécules Bioactives, UMR 7272 CNRS Université de Nice Sophia Antipolis (UNS)
Development of innovative fluorescent probes to study methylation and reparation of DNA easily monitored by a colour change
Environmental sensitive fluorescent nucleosides are important photophysical tools, which are employed as molecular probes for a wide range of applications in biology and biotechnology.1 The vast majority of emissive nucleosides exhibits a single emission band and is sensitive to the quenching of neighbour DNA nucleobases. We investigated and synthesized new fluorescent nucleic acid systems that are sensitive to the environmental changes by a different mechanism than quenching. The key feature of our research is the use of 3-hydroxychromones (3HCs) as building blocks in the design of fluorescent nucleosides. 3-HCs are multiparametric and ratiometric fluorescent dyes that present two well-resolved bands in the emission spectrum due to an excited state intramolecular proton transfer (ESIPT). In particular, the dual emission of 3HCs is highly sensitive to the donating ability of H-bond and dipole-dipole interactions in the microenvironment of the fluorophore.2-6 Two examples of 3HC-containing fluorescent nucleosides for external and internal labelling of DNA are shown in Figure.2,6 In nucleoside 1, the 2-thienyl-3-HC can substitute any natural nucleobase in order to probe inside the duplex while in nucleoside 2, the 3HC grafted to the nucleobase, is exposed to the major groove. The synthesis and photophysical studies of these 3-HC nucleoside analogues will be presented as well as the sensing of DNA structural changes during intermolecular interactions with proteins through site-specific responses.2-7 References 1) R. W. Sinkeldam et al. Chem. Rev. 110 (2010) 2579-2619 ; 2) D. Dziuba et al., J. Am. Chem. Soc. 134 (2012) 10209-10213 ; 3) Kenfack, C. A et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 14 (2012) 8910-8918 ; 4) Dziuba, D. et al. Chem. Eur. J. 20 (2014) 1998-2009 ; 5) N. Barthes et al. RSC Advances (2015), 5, 33536–33545 ; 6) N. Barthes et al. J. Mat. Chem. C (2016), 4, 3010-30175 ; 7) A. A. Kuznetsova et al. PlosOne (2014), 9, e100007

Jeudi 8 Septembre 2016
Mihail BARBOIU
Institut Européen des Membranes, Adaptive Supramolecular Nanosystems Group, Montpellier
Dynamic Constitutional Frameworks
Extending constitutional dynamic chemistry (CDC) to polymer and material science, constitutional dynamic materials presented in this lecture are adaptive systems that respond to internal and external factors. Through the feedback induced self-assembly/reorganization mechanism, the “fittest” architecture can be selected and amplified. Various examples of such dynamic materials with intrinsic adaptive properties at both molecular and supramolecular levels will been discussed with their interesting applications : gas separation through membranes, DNA transfection, enzyme activation, etc. Y. Zhang, M. Barboiu, Constitutional Dynamic Materials. Toward Natural Selection of Function, Chem. Rev. 2016, 116, 809-834. L. Marin, D. Ailincai, M. Calin, D. Stan, C. A.Constantinescu, L. Ursu, F. Doroftei, M. Pinteala, B.C. Simionescu, M. Barboiu Dynameric Frameworks for DNA transfection. ACS Biomater. Sci. Eng., 2016, 2, 104-111. L. Clima, D. Peptanariu, M. Pinteala, A. Salic, M. Barboiu, DyNAvectors: dynamic constitutional vectors for adaptive DNA transfection, Chem. Commun., 2015, 51, 17259-17531 L. Marin, B. Simionescu, M. Barboiu, Imino-Chitosan Biodynamers Chem. Commun., 2012, 48, 8778-8780. G. Nasr, A. Gilles, T. Macron, C. Charmette, J. Sanchez, M. Barboiu, Tuning Gas-Diffusion through Dynameric Membranes: Toward Rubbery Organic Frameworks (ROFs). Israel J. Chem. 2013, 53(1-2), 97-101.

Mardi 20 Septembre 2016
Julien Bachmann
Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg, Department of
Chemistry and Pharmacy, Erlangen, Germany
Systematic engineering of structured nanowire arrays for three-dimensional magnetic data storage
We present preparative methods towards a three-dimensional magnetic data storage medium based on arrays of parallel, cylindrical metallic nanowires structured along their length. The preparation utilizes porous anodic alumina as an inert template that defines the geometry (cylinder length, diameter and pitch), combined with galvanic deposition of the functional materials inside the pores. We demonstrate that the composition of nickel-cobalt alloys can be tuned systematically at one constant deposition potential, whereby the magnetocrystalline anisotropy can be minimized. The wires then display maximal shape anisotropy. The definition of bits along the 'vertical' direction of each wire is performed either by the introduction of non-magnetic segments or by modulation of the pore diameter. The former strategy is made possible by pulsed electrodeposition from a ternary electrolyte. The latter structure is achieved by combining several anodization steps. We demonstrate the presence of magnetic domain boundaries at such designed pinning points using bulk magnetometry and single-wire magnetic imaging techniques. As future read/write elements we introduce ultrathin oxide layers by atomic layer deposition to introduce a magnetoresistive effect.

Jeudi 22 Septembre 2016
Catherine Henry de VILLENEUVE
Laboratoire de Physique de la Matière Condensée,Groupe Electrochimie et couches minces, Polytechnique, Palaiseau
Greffage moléculaire sur des surfaces hydrogénées de Silicium :
de la préparation de surfaces modèles pour l’étude de la réactivité en surface vers la réalisation de surfaces fonctionnelles
L’ancrage d’entités moléculaires sur des surfaces solides est une stratégie largement développée pour la construction de systèmes hybrides présentant des propriétés bien contrôlées à l’échelle moléculaire. De telles surfaces fonctionnelles sont à fort potentiel pour un large domaine d’applications (bio/chem capteurs, micro(nano) électronique…). Dans ce contexte, notre équipe s’intéresse au greffage de monocouches organiques sur de surfaces hydrogénées de silicium. Notre approche repose en particulier sur la préparation de surfaces de silicium modèles planes à l’échelle atomique qui permettent des caractérisations à l’échelle moléculaire par AFM, et le développement de méthodes d’analyses quantitatives par spectroscopie FTIR in-situ en mode ATR. Au cours de cet exposé je donnerai un aperçu de nos travaux sur le greffage de monocouches fonctionnalisées et leur utilisation comme couche primaire d’ancrage pour l’immobilisation covalente d’entités fonctionnelles (bio) moléculaires et/ou la croissance de films minces métallorganiques.

Jeudi 29 Septembre 2016
David Grosso
Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence, Aix-Marseille Université - CNRS, Marseille
Complex hierarchical nano structures
Complex hierarchical nano structures can be achieved when combining chemical advanced bottom-up strategies, such as self-assembly and sol-gel chemistry, together with liquid solution processing. Amongst them, dip-coating is an extremely versatile tool to prepare thin nanostructured and mesoporous metal oxide films from liquid solutions and has been used for many decades without taking advantage of its whole potentiality. This communication reports on the recent progresses performed in nanostructured sol-gel TiO2 coatings, and their combinations with conventional “top-down” micro(nano) fabrication technologies such as Soft-NIL, RIE, or FIB, to construct even more complex morphologies with multi scales features and motifs. Recent implementations in nanofluidic, surface wetting, gas sensing, and photonics will be presented.

Lundi 10 Octobre 2016
Pr. Hisato Yasumatsu
Cluster Research Laboratory, Toyota Technological Institute (Tokyo)
Cluster-size dependence of catalytic process driven by uni-sized Pt clusters directly bound to Si surface through steady-state and transient measurements
As tackling with a crucial issue of low-temperature and anti-poisoning catalysis for gas treatment, our experimental studies on catalysis driven by uni-sized Pt clusters directly bound to a Si substrate surface, PtN/Si (N=10-71), are reviewed. The turnover rate of the CO oxidation was measured in steady-state and transient conditions with constant and changing 13CO pressure, respectively. It appeared that the rate of the reductive promotion of O2 to an oxidizing agent by electron transfer from the catalyst is 1.5 times higher than that of the Pt(110) surface owing to electrons accumulated at the subnano-interface between PtN and the Si surface. The results were interpreted according to bistability in CO-rich and O-rich adsorption on the clusters.

Jeudi 13 Octobre 2016
Thomas W. Ebbesen
ISIS & USIAS, Université de Strasbourg & CNRS, Strasbourg
L’Alchimie du Vide
Lorsque des molécules sont placées dans des micro-cavités en resonance avec soit des transitions électroniques ou vibrationelles, il peut y avoir la formation de nouveaux états hybrides du au phénomène de couplage fort lumière-matière. Ceci peut avoir lieu même dans le noir à cause du champ du vide. Alors que le couplage fort a été beaucoup étudié pour ses effets physiques, les conséquences pour les sciences moléculaires et les sciences de matériaux restent largement inexplorées. Après une introduction générale du sujet pour des non-spécialistes, quelques exemples de propriétés chimiques et matérielles de systèmes fortement couplés seront présentés pour illustrer le potentiel pour les sciences moléculaires.

Jeudi 20 Octobre 2016
Gregory FRANCIUS
LCPME, Nancy
Multivalent interactions probed by Force Spectroscopy : importance of molecular elasticity and orientation
Surface reactivity and morphological organization of mixed self-assembled monolayers of alkanethiol β-cyclodextrin (SAM-CD) and a glycosylated PAH-CD monolayer have been investigated by Force Spectroscopy (FS) and Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS). Surface reactivity has been evaluated from specific binding/unbinding force measured between the monolayers and functionalized AFM-tips consisted of peptide-based scaffolds displaying adamantane moieties. The specific interactions between the monolayers containing β-cyclodextrin (β-CD) and the scaffolds containing one or four adamantane groups were studied by force spectroscopy in aqueous environment thermostated at 37°C, for various contact times of 0.1, 0.2, 1.0, 2.0, 5.0 and 10s. The FS and IRRAS measurements performed on the samples evidenced a strong dependence between surface reactivity and molecular organization of the β-CD over the monolayer surface. Surprisingly, multivalent interactions were not impacted by an increase of the contact time. Besides, the magnitude of the binding forces was drastically attenuated by the retraction rate. This phenomenon can be explained by both fast and simultaneous unbinding/rebinding processes that occurred during retraction between the scaffold and the surface and also by β-CD molecular softness (degree of freedom and elasticity) within the monolayer. As far as we know, such an effect has never been observed and allows us hypothesize that the energy theories developed by Bell & Evans are not the only one rules that govern receptor-ligand interactions.

Jeudi 27 Octobre 2016
Joël CHEVRIER
Université Grenoble Alpes, Institut Néel, Professeur associé au CRI Paris, Université Paris Descartes
Les Smartphones, des labos de poche pour l’enseignement des sciences
2 miliards de Smartphones sont apparus sur terre en moins de dix ans. Et donc plus de 10 milliards de capteurs très performants disponibles partout pour mesurer le mouvement: accéléromètre, gyroscope, magnétomètre... Peut on les utiliser pour faire de la science expérimentale ? Sont ils alors un outil pédagogique innovant au service des enseignants de l’école primaire à l’université ? Lors de cet exposé, je montrerai d’une part des expériences autour du mouvement à partir de videos: pendule, chute libre, rotation, vibrations ambiantes, et d’autre part le MOOC Smartphone Pocket Lab qui permet d’expérimenter soi même à domicile avec un Smartphone pour tout équipement. Ce programme est une collaboration entre Université Grenoble Alpes, Centre de Recherches Interdisciplinaires Paris Descartes, l’école de design ENSCI Les Ateliers et l’IRCAM au Centre Pompidou. https://www.fun-mooc.fr/courses/parisdescartes/70003/session01/about http://mooc.cri-paris.org/portfolio/smartphone-pocketlab/

Jeudi 3 Novembre 2016
Carine DOUARCHE
Laboratoire de Physique des Solides, Orsay
Mechanical Instabilities in Bacterial Biofilms
When observing the morphogenesis of Bacillus subtilis floating biofilms, we detect some kinds of bacteria self-assemblies at the liquid-air interface that further undergo a bioconvection process. Thus, the presence of the bacteria in the solution locally modifies the properties of the environment that in turn acts on the cells behavior. This interplay between the population of bacteria and the heterogeneities of the environment plays an important role in conditioning the biofilm development as well as its structure. Once it’s formed, the pellicle mechanically responds to any external load like a visco-elastic film. We measure a internal pushing force by using simple manipulations and a suitable force sensor. We conclude that this force help bacteria to shape the biofilm, improve its mechanical resistance and facilitate its invasion and self-repairing.

Jeudi 10 Novembre 2016
Guillaume BAFFOU
Institut Fresnel, Marseille
Nanoplasmonics and associated photothermal effects. From first principles to recent applications
Nanoplasmonics is an active field of research, based on the use of noble metal nanoparticles. Such nano-objects can behave as efficient nanosources of light or nanosources of heat under illumination at their plasmonic resonance wavelength. Many applications of nanoplasmonics have been developed these last two decades, e. g. in nanochemistry, biosensing, microscopy, biomedicine, magnetic recording, etc. This presentation will focus on nanoplasmonics using noble metal nanoparticles as nanosources of heat, an area of research called thermoplasmonics. The importance and impact of this field of research will be presented through an overview of all the applications, with a particular and critical focus on photothermal cancer therapy, the most promoted application in thermoplasmonics. Then, some of the applications developed in thermoplasmonics at the Institut Fresnel in Marseille will be presented, from physics to chemistry and cell biology.

Jeudi 17 Novembre 2016
Yoël FORTERRE
Institut Universitaire des Systèmes Thermiques Industriels, UMR 7343, Polytech Marseille
Mouvements et mécano-perception chez les plantes : une approche physique
Contrairement aux animaux, les plantes ne peuvent pas échapper à leur environnement. Elles ont donc dû développer des stratégies particulières pour s’adapter aux contraintes extérieures, se reproduire ou trouver de la nourriture. Dans ce séminaire, je discuterai quelques mécanismes physiques permettant aux plantes de percevoir des signaux mécaniques et produire des mouvements en l’absence de nerf et de muscle. Trois questions seront abordées : 1) Quel est le rôle de l’hydrodynamique dans la perception longue distance des déformations mécaniques ? 2) Comment les plantes perçoivent-elles la gravité à partir d’un capteur granulaire à l’échelle de la cellule ? 3) Comment les plantes génèrent-elles des mouvements rapides ?

Jeudi 1 Décembre 2016
Pierre THOMAS
Laboratoire de Géologie de Lyon : Terre, Planète, Environnement Ecole Normale Supérieure de Lyon
L'eau dans le système solaire
L'eau est la 2eme molécule la plus abondante dans l'Univers après H2. C'est une molécule "marginale" dans le système solaire interne, où elle ne représente au plus qu'1/1000 de la masse des corps. On la trouve piégée dans les cratères polaires de Mercure et de la lune, en faible proportion dans l'atmosphère de Vénus, et présente en "abondance" à la surface et dans le sol de Mars (glace et vapeur aujourd'hui, liquide dans un passé lointain) et de la Terre. C'est aussi un constituant de certaines météorites. C'est le 3eme composé le plus abondant de l'atmosphère des planètes géantes, et elle constitue environ 50% de la masse de leurs satellites. Les plus actifs de ces satellites de glace contiennent des "océans" d'eau liquide sous d'épaisses banquises de glace, et leur surface est animée de geysers, de mouvements complexes ..., ce qui confère à certains de ces corps une géologie extraordinaire. Et c'est le composant majeur des objets transneptuniens, dont Pluton et les comètes, qu'on commence à mieux connaitre depuis les missions New Horizons et Rosetta.

Jeudi 15 Décembre 2016
Felix RICO et Ignacio CASUSO
Bio-AFM-Lab, Marseille
High-speed atomic force microscopy of biological systems
The mechanical properties of individual proteins, filaments, and supramolecular assemblies provide structural stability and mechanical flexibility to the living cell. Thus, molecular understanding of the mechanics from the single molecule to the whole cell is relevant to understand biological function. High-speed atomic force microscopy (HS-AFM) is a unique technology that allows subsecond, nanometric imaging (1, 2). We have recently adapted HS-AFM to perform high-speed force spectroscopy (HS-FS) to probe protein unfolding at the speed of molecular dynamics simulations (3). We will present two applications of HS-AFM on biological systems, as an imaging technique and as a force measurement tool. We will show how the HS-AFM imaging of biological membranes has opened the door to the exploration of glass collective dynamics in biological membranes. Biological membranes are richly decorated with a heterogeneous assembly of membrane proteins tightly packed. Under these conditions it is to be expected that collective phenomena like the glass dynamics emerge. Nevertheless, until the date collective phenomena has not been reported in biological membranes. The reason may be technical, fluorescence labeling of isolated membrane proteins has been the main tool for protein dynamics. However, to observe collective dynamics, visualization of the ensemble of molecules including their nanoenvironment is necessary, which not possible by fluorescence labeling. We used HS-AFM to image a membrane system with inserted lysenin pores observing the diffusion of all particles simultaneously. Our results support the thesis of collective glass former phenomena being present in cell membranes. High-speed force spectroscopy provides a unique method to acquire atomistic understanding of biomolecular processes based on experimental results. We have now gone a step further in the adaptation of HS-AFM to probe the mechanics of cells at high frequencies, up to 100 kHz. We report the viscoelastic response of different cell types and upon cytoskeletal drug treatments. At previously inaccessible short timescales, cells exhibit rich viscoelastic responses that depend on the state of the cytoskeleton and the cell type. Microrheology over a wide dynamic range up to the frequency of action of the molecular components provides a mechanistic understanding of cell mechanics. References 1. T. Ando et al., A high-speed atomic force microscope for studying biological macromolecules. Proceedings of the National Academy of Sciences 98, 12468 (October 23, 2001, 2001). 2. I. Casuso et al., Characterization of the motion of membrane proteins using high-speed atomic force microscopy. Nat Nano 7, 525 (2012). 3. F. Rico, L. Gonzalez, I. Casuso, M. Puig-Vidal, S. Scheuring, High-Speed Force Spectroscopy Unfolds Titin at the Velocity of Molecular Dynamics Simulations. Science 342, 741 (November 8, 2013, 2013).

Jeudi 19 Janvier 2017
Valérie Keller
Institut de Chimie et des Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (UMR 7515)
Production d’hydrogène par dissociation photocatalytique de l’eau: les enjeux et les verrous à surmonter
La conversion directe de l’énergie solaire en énergie chimique sous forme d’un vecteur d’énergie (carburant), transportable, stockable et utilisable sur demande, apparaît comme une alternative intéressante aux principaux systèmes actuels de conversion et de stockage de l’énergie solaire (généralement des panneaux photovoltaïques couplés à des batteries). Le dihydrogène (H2) est un vecteur d’énergie de choix grâce à sa forte densité d’énergie massique. Néanmoins, les principales méthodes actuelles de production d’H2 restent dépendantes des énergies fossiles émettrices de gaz à effet de serre (reformage du méthane, l’électrolyse de l’eau utilisant l’électricité des centrales...). La mise en évidence de la photo-dissociation de l’eau par Fujishima et Honda, dans une cellule photo-électrochimique (PEC) a ouvert une voie prometteuse de production d’H2 à partir d’énergie lumineuse. Néanmoins, si le concept a été validé, son efficacité est encore trop limitée. En effet, malgré ses limitations, le TiO2 reste à l’heure actuelle le semi-conducteur le plus performant pour la photo-dissociation de l’eau (parmi les matériaux stables et pouvant être produits à grande échelle) mais ses rendements de photo-conversion restent encore inférieurs à 0.5%. La principale limite du TiO2 est sa large bande interdite (3.2 eV) nécessitant une activation lumineuse dans le domaine UV (λ<400 nm), qui ne représente que 4% du spectre solaire. Actuellement, le principal challenge consiste en l’élaboration de nanomatériaux semi-conducteurs permettant d’absorber les longueurs d’onde du domaine du visible, de transférer efficacement les charges photo-générées à l’interface, tout en conservant une bonne stabilité de leurs performances dans le domaine de l’activation UV. Pour ce faire, différentes stratégies sont étudiées, notamment : • la synthèse de semi-conducteurs à bande interdite plus faible • le dopage (cationique, anionique, co-dopage) de semi-conducteurs à grande bande interdite • le dépôt de couche protectrice nanométrique pour limiter la (photo-)corrosion de matériaux à faible gap, • le couplage entre différents semi-conducteurs, dont l’un possède une bande interdite faible (photo- sensibilisation dans le visible et formations d’hétérojonctions) pour une meilleure utilisation du spectre solaire, • le dépôt de nanoparticules métalliques induisant des effets plasmoniques de surface, • les différentes morphologies (1D, 2D, 3D) et assemblages de semi-conducteurs, • les améliorations de surface spécifique et de la porosité des films associés, • les combinaisons de ces différentes approches Parmi ces différentes voies d’optimisation des matériaux semi-conducteurs pour la dissociation photocatalytique de l’eau, quelques stratégies seront abordées et différents exemples seront donnés et discutés.

Jeudi 26 Janvier 2017
Sébastien BIDAULT
Institut Langevin, ESPCI, Paris
Assembler des nanoantennes pour la lumière avec de l'ADN
Les résonateurs optiques basés sur des nanostructures en or ou en silicium peuvent être considérés comme l’équivalent optique des antennes radiofréquences.1 Grâce à un confinement diélectrique, les électrons des nanoparticules peuvent être polarisés de manière résonante à une certaine fréquence de la lumière visible ou proche infrarouge. Ces propriétés permettent aux antennes optiques de convertir efficacement des ondes propagatives en champs électromagnétiques localisés et exaltés, et vice versa. Surtout, leurs résonances large-bandes et leur taille nanométrique les rendent compatibles avec les transitions électroniques d’émetteurs fluorescents à température ambiante, qui sont élargies de manière homogène par des interactions électron-phonon.2-4 Au cours de ce séminaire, je décrirai pourquoi l’auto-assemblage programmable de brins d’ADN apparaît comme une méthode privilégiée pour produire des résonateurs plasmoniques à grande échelle avec un environnement chimique parfaitement contrôlés.5 En particulier, je montrerai comment la géométrie de ces nanostructures peut être modulée en déformant l’échafaudage d’ADN utilisé6 ou en contrôlant les paramètres physico-chimiques de l’assemblage.7 De plus, la flexibilité chimique de l’ADN nous permettra de positionner de manière contrôlé un ou deux émetteurs fluorescents de manière déterministe afin d’optimiser leur émission de fluorescence 2, 3, 8 ou leurs couplages intermoléculaires. Finalement, je discuterai d’une approche nouvelle de conception de nanoantennes optiques avec de faibles pertes ohmiques, utilisant des semi-conducteurs comme le silicium, afin d’exalter ou d’inhiber l’émission spontanée de photons par des molécules fluorescentes.4 1 S. Bidault and N. Bonod, Reflets de la Physique 47-48, 95 (2016). 2 M. P. Busson, B. Rolly, B. Stout, N. Bonod, and S. Bidault, Nat. Commun. 3, 962 (2012). 3 S. Bidault, A. Devilez, V. Maillard, L. Lermusiaux, J. M. Guigner, N. Bonod, and J. Wenger, ACS Nano 10, 4806 (2016). 4 D. Bouchet, M. Mivelle, J. Proust, B. Gallas, I. Ozerov, M. F. Garcia-Parajo, A. Gulinatti, I. Rech, Y. De Wilde, N. Bonod, V. Krachmalnicoff, and S. Bidault, Phys. Rev. Applied 6, 064016 (2016). 5 M. P. Busson, B. Rolly, B. Stout, N. Bonod, E. Larquet, A. Polman, and S. Bidault, Nano Lett 11, 5060 (2011). 6 L. Lermusiaux, A. Sereda, B. Portier, E. Larquet, and S. Bidault, ACS Nano 6, 10992 (2012). 7 L. Lermusiaux, V. Maillard, and S. Bidault, ACS Nano 9, 978 (2015). 8 S. Bidault, A. Devilez, P. Ghenuche, B. Stout, N. Bonod, and J. Wenger, Acs Photonics 3, 895 (2016).

Jeudi 2 Février 2017
Bruno GALLAS
Institut des Nanosciences de Paris, Jussieu
Propriétés polarimétriques de nanorésonateurs et métasurfaces
Issus des concepts des métamatériaux, les métasurfaces sont constituées de réseaux d'objets résonants et en particulier de nanostructures métalliques présentant des résonances de plasmon de surface localisées (LSPR). Une des utilisations pressentie pour ces métasurfaces est l'utilisation de leurs propriétés d'activité optique afin d'en faire des détecteurs ultrasensibles de molécules biologiques chirales. Les mécanismes à l'origine de l'augmentation de la sensibilité de tels bio-détecteurs vont de la simple exacerbation de champ local à l'existence de couplage magnéto-électrique ou à l'existence de mode quadrupolaires électriques associées aux LSPR. Ces mécanismes sont très différents et leur optimisation nécessite de comprendre quelle est la nature de l'interaction de la lumière avec ces résonateurs. L'activité optique de ces métasurfaces est connue depuis quelques années maintenant et a été attribuée à la présence de couplage magnéto-électrique [1]. Cependant il est aussi connu que les effets de réseau et de couplage entre les résonateurs peuvent conduire à de l'activité optique sans que pour autant les résonateurs présentent du couplage magnéto-électrique à l'échelle individuelle. Nous avons montré récemment que certains modes résonants présentaient du couplage magnéto-électrique à l'échelle du résonateur individuel [2]. Je montrerai comment les mesures polarimétriques apportent une information essentielle et lèvent les ambigüités sur l'origine de l'activité optique des métasurfaces et des résonateurs qui les composent. En particulier il est possible de discriminer l'activité optique résultant de couplage magnéto-électrique de celle résultant de la présence de modes quadrupolaires électriques. [1] N. Guth et al., Phys. Rev. B 85, 115138 (2012) [2] J. Proust et al., ACS Photonics 3, 1581-1588 (2016)

Jeudi 9 Février 2017
Catherine BARENTIN
Institut Lumière Matière, Equipe Liquides et Interfaces, Université Lyon 1 - IUF, Paris
Mouillage de fluides à seuil
Les fluides à seuil tels que les mousses, les gels, les émulsions présentent un comportement intermédiaire entre un solide élastique et un liquide visqueux. En effet lorsque ces matériaux sont soumis à de faibles contraintes, ils se déforment élastiquement et au-delà d’une contrainte dite « seuil », ils coulent comme des liquides. Ce comportement mixte solide/liquide est très utile pour de nombreuses applications si bien que ces fluides à seuil sont omniprésents par exemple en agro-alimentaire, en cosmétique, dans le bâtiment.... Cependant, d’un point de vue plus fondamental, ce comportement intermédiaire liquide/solide rend leurs description et compréhension plus délicates. Au cours de cet exposé, je m’intéresserai au problème du mouillage de ces fluides complexes, à savoir comment ces fluides s’étalent, comment ils interagissent avec des parois ou des capillaires et quelles forment ils adoptent. Autant le mouillage des fluides newtoniens dits « simples » est un problème ancien (citons la loi de Young, ou l’expérience de Taylor), autant celui des fluides à seuil a connu un véritable essor dans les dix dernières années. Au travers de trois expériences réalisées avec des gels (ascension capillaire a), forme d’un pont capillaire b) et étalement d’une goutte c)), je montrerai l’importance de la compétition entre deux grandeurs : la contrainte seuil et la tension de surface qui tend à minimiser l’aire des interfaces mises en jeu. Références : - B. Géraud et al. , Eur. Phys. Letters, v 107, 58002 (2014). - L. Jorgensen et al., Soft Matter, v 11, 5111 (2015)

Mardi 21 Février 2017
Charlie CAMPBELL
Departments of Chemistry and of Chemical Engineering Univ of Washington, SEATTLE
Fundamental approaches to understanding transition metal catalysts: toward improved catalyst design
Experimental and theoretical results concerning the energetics and kinetics of surface chemical reactions of importance in late transition metal catalysis will be reviewed. Topics include: (1) measurements of the adsorption energies of small molecules and molecular fragments on single crystal surfaces, and their use in improving density functional theory (DFT); (2) best approaches for building microkinetic models for multi-step catalytic reactions based on elementary-step energetics, (3) a method for analyzing microkinetic models that can be used with DFT to optimize reactions conditions and catalytic materials, and, (4) measurements of the energies of transition metal atoms in nanoparticle catalysts as a function of particle size and support, which correlate with catalytic activity and catalyst deactivation rates, and give ideas for better catalysts. Work supported by NSF and DOE-OBES Chemical Sciences Division.

Jeudi 16 Mars 2017
Jean-Marie DUBOIS
Institut Jean Lamour, Nancy
Push-Pull Alloys and the Legacy of Dan Shechtman
With his famous discovery of quasicrystalline order in 1982-84, Dan Shechtman, the 2011 Nobel Laureate for Chemistry, has granted us with a fascinating field in materials science that has nowadays spread out to a variety of domains in metallurgy, geology, polymer science, artificial nanostructured materials, low temperature physics, and art. Push-pull alloys stand at the heart of the heritage and teach us a lot about the roots of order in Nature, its influence on properties, and by the way open new niches for applications. A short review of the most salient features of this domain will be given. We will begin with a simplified view at the way atomic order may be described in complex intermetallics and quasicrystals. The talk will continue with electron transport properties, which provide a signature of the breakdown of periodic order in those systems made of metals. We will then examine surface properties, with a view at the potential application niches and one, yet commercially available, application will be addressed. The talk will merely draw attention to A-B-C ternary alloys, in which the elemental constituents A, B and C are chosen in such a way that B-C interactions are repulsive, but A-B and A-C are attractive in the respective binary systems. I call such alloys “push-pull alloys” in reminiscence of push-pull amplifiers that are designed to amplify an electric signal. Push-pull alloys amplify complexity, forming complex intermetallics with tens to thousands atoms per unit cell. Few of them lead to the ultimate degree of complexity, when quasiperiodic order substitutes for crystal periodicity, which opens the way to discovering unprecedented properties such as heat insulation in Al62Cu25Fe13 (at. %). Many more compounds are known today, which share the same elemental characteristics (the picture may be extended to specific binary alloys). The results will be interpreted in terms of self-organized criticality [1]. In order to promote discussion about the essence of the quasicrystalline state (“why are the atoms where they are?”), a preliminary model will be suggested. It is based on the assumption that d-like electrons, facing the energy gaps opened at the boundaries of the Jones zone via Mizutani’s interference rule [2], impose a second wavelength to the scattering mechanism that is different from the one characteristic of the (orthogonal) s-p wave functions. Appropriate tuning of the two interference systems may cancel periodicity as predicted by the Lifshitz-Petrich model [3]. 1. P. Bak, How Nature works: the science of self-organized criticality (Copernicus Press, New York, 1996). 2. U. Mizutani et al., Chem. Soc. Rev. 41 (2012) 6799-6820. DOI: 10.1039/c2cs35161g. 3. R. Lifshitz and D.M. Petrich, Phys. Rev. Lett. 79-7 (1997) 1261-1264.

Vendredi 24 Mars 2017
Emmanuel Clouet
Service de Recherches de Métallurgie Physique, CEA Saclay, DEN, 91 191 Gif-sur-Yvette, France
Modélisation ab initio de la mobilité des dislocations vis dans le zirconium et le titane
Le titane et le zirconium ont un comportement plastique très proche trouvant son origine dans leur structure cristallographique, hexagonale compacte, commune, ainsi que dans une structure électronique voisine. La plasticité dans ces deux métaux de transition est contrôlée par les dislocations vis de vecteur de Burgers glissant principalement dans les plans prismatiques de la maille hexagonale, avec du glissement dévié activé à suffisamment haute température vers les plans pyramidaux et les plans basaux. Une très forte dépendance de la contrainte d’écoulement avec la teneur en oxygène est également observée dans ces deux métaux. Nous avons utilisé les calculs ab initio pour modéliser les propriétés de cœur des dislocations vis dans le titane et le zirconium et étudier leur mobilité. Ces calculs montrent que la dislocation vis peut adopter différentes configurations, se dissociant dans un plan soit prismatique, soit pyramidal, en accord avec les fautes d’empilement existant dans chacun de ces plans. Une inversion de stabilité est observée entre le zirconium et le titane, le cœur le plus stable étant prismatique dans Zr et pyramidal dans Ti. Alors que le cœur prismatique peut facilement glisser dans son plan d’habitat, le cœur pyramidal doit franchir une barrière énergétique importante pour avancer d’une vallée de Peierls. Ceci conduit dès lors à un glissement facile et confiné dans les plans prismatiques à basse température dans Zr, et à un glissement opérant par blocage-déblocage dans Ti, les événements de blocage correspondant à un glissement lent et limité dans les plans pyramidaux et les événements de déblocage à un glissement rapide sur une longue distance dans les plans prismatiques. Ceci est en parfait accord avec les observations réalisées en microscopie électronique à transmission au cours d’essais de traction in situ dans le zirconium et le titane de haute pureté. L’étude ab initio de l’interaction avec un atome d’oxygène a ensuite été entreprise pour chacune des configurations possibles de la dislocation vis. Ces simulations mettent en évidence une forte répulsion, avec l’oxygène repoussant le ruban de faute d’empilement et conduisant ainsi à un événement localisé de glissement dévié. Le même comportement est obtenu avec les autres solutés (C, N et S) pouvant également résider dans les sites interstitiels du zirconium ou du titane.

Jeudi 30 Mars 2017
Fabio Ronci
CNR - Istituto di Struttura della Materia, via Fosso del Cavaliere 100, 00133 Rome, Italy
Reviewing silicene on silver substrates: Si/Ag(110) and Si/Ag(111) systems reconsidered in light of Si-Ag reactivity
Silicene, the 2D silicon allotrope analogue of graphene, was theoretically predicted in 1994 as a stable freestanding buckled honeycomb silicon monolayer with electronic structure hosting, similarly to graphene, Dirac cones. In the last decade several papers reported the synthesis of silicene on Ag(110) and Ag(111) substrates, attracting a large interest in the scientific community. This claim was mainly based on the well-known Si-Ag bulk immiscibility, that would favor the formation of a weakly interactive Si monolayer on top of the Ag substrate, and on the linear dispersion of the electronic band structure near the Fermi level observed by angle resolved photoemission spectroscopy measurements, attributed to the signature of Dirac cones. Several recent papers, however, severely questioned such results. In this seminar, after a brief introduction to this strongly debated topic, I will at first survey our results on the Si/Ag(110) system, showing a systematic study on the different 1D nanostructures (nanoribbons, NRs) growing on the Ag(110) substrate [1] and discussing their nature on the basis of Raman measurements [2] and ab initio calculations [3]. Next, I will relate on the nature of the structures that were reported as being multilayer silicene NRs, demonstrating that such structures are rather the result of a substrate faceting phenomenon [4]. Finally, I will discuss our recently published paper [5] on the Si/Ag(111) system that demonstrates, through a combined DFT and STM study, that the different reconstruction reported for silicene grow inside, rather than on top, the first Ag(111) layer, unveiling the basic exchange mechanism between Si and the topmost layer Ag atoms. References [1] S. Colonna, G. Serrano, P. Gori, A. Cricenti and F. Ronci, J. Phys.: Condens. Matter 25 (2013) 315301. [2] E. Speiser, B. Buick, N. Esser, W. Richter, S. Colonna, A. Cricenti, and F. Ronci, Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 161612. [3] C. Hogan, S. Colonna, R. Flammini, A. Cricenti, and F. Ronci, Phys. Rev. B 92 (2015) 115439. [4] F. Ronci, G. Serrano, P. Gori, A. Cricenti, and S. Colonna, Phys. Rev. B 89 (2014) 115437. [5] M. Satta, S. Colonna, R. Flammini, A. Cricenti, and F. Ronci, Phys. Rev. Lett. 115 (2015) 026102.

Jeudi 06 Avril 2017
Patrick TABELING
Groupe Microfluidique, MEMS, Nanostructures (MMN), ESPCI, Paris
Deux histoires microfluidiques
La première concerne la question suivante: comment se déposent des particules sur les surfaces ? Des expériences microfluidiques permettent de répondre à la question, jusqu'à proposer un diagramme universel caractérisant le phénomène. La deuxième histoire concerne une nouvelle technologie d'actionneurs, basée sur les hydrogels, que nous développons au MMN. Elle vise à répondre aux besoins croissants de manipulations de cellules individuelles dans le domaine de la biologie.

Jeudi 27 Avril 2017
Pavel JELINEK
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague, Czech Republic
Exploring functionalities of single molecules on surface by scanning probe microscopy
The field of molecular electronics aims at using a single molecule as building block for electronic devices. In this talk we will discuss different functionalities of molecules on surfaces investigated by means of scanning tunneling microscopy. First, we will present experimental evidence of controlling multiple charge states on a single 3,6,3‘,6‘-tetraferrocene-9,9’bis-fluorenylidene, deposited on thin insulating NaCl film, by means of nc-AFM. We succeed to control the multiple charge states including their reversible transfer within a single molecule between different redox states. The induced charged states have prominent fingerprints in both the frequency shift and dissipation channels. Moreover, we demonstrate that the charge states can be modified by presence of neighboring charged molecules. In second, we will discuss large converse piezoelectric effect observed in a single heptahelicene-derived molecule deposited on the Ag(111). The force-distance spectroscopy acquired over a wide range of bias voltages reveals a linear shift of the tip-sample distance, at which the contact between the molecule and tip apex is established. We demonstrate that this effect is caused by the bias-induced deformation of the spring-like scaffold of the helical polyaromatic molecules. The experimental evidences are corroborated with a theoretical model simulating response of a dynamically oscillating AFM probe to temporal changes of force due to the charging effects of molecules on surface.

Jeudi 04 Mai 2017
Marc Blanchard
Laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET) - Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) - Université Toulouse III, 14 avenue Edouard Belin, 31400 Toulouse, FRANCE
Theoretical investigation of equilibrium fractionation of stable isotopes: Mg isotopes in carbonate minerals
The analysis of the mechanisms controlling the stable isotope composition of natural compounds and the use of these isotopic compositions to elucidate natural processes is a central field of geochemistry. An essential basis for interpreting isotopic compositions is to know the equilibrium isotopic fractionation factors. Although thermodynamic equilibrium can be achieved between minerals at high temperature, many natural processes involve reactions between aqueous solutions and minerals. While for crystals, it is well established that equilibrium isotopic fractionation factors can be calculated using a statistical thermodynamic approach based on the vibrational properties, several theoretical methods are currently used to model ions in aqueous solution, such as finite-size molecular clusters or snapshots obtained from molecular dynamics simulations. In this talk, we will present a brief state of the art of this research field before focusing on the example of magnesium isotope fractionation between aqueous Mg2+ and carbonate minerals. Magnesium is a common impurity of calcium carbonate minerals and its isotopic composition could represent an important geochemical proxy of past oceans.

Vendredi 12 Mai 2017
Valentina Giordano
Institut Lumière Matière, Lyon
Unveiling the structural arrangements responsible for the atomic dynamics in metallic glasses during physical aging by synchrotron radiation
Understanding and controlling physical aging, i.e. the spontaneous temporal evolution of out-of- equilibrium systems, represents one of the greatest tasks in material science. Recent studies have revealed the existence of a complex atomic motion in metallic glasses, with di erent aging regimes in contrast with the typical continuous aging observed in macroscopic quantities. By combining dynamical and structural synchrotron techniques, for the rst time we directly connect previously identi ed microscopic structural mechanisms with the peculiar atomic motion, providing a broader unique view of their complexity. We show that the atomic scale is dominated by the interplay between two processes: rearrangements releasing residual stresses related to a cascade mechanism of relaxation, and medium range ordering processes, which do not a ect the local density, likely due to localized relaxations of liquid-like regions. As temperature increases, a surprising additional secondary relax- ation process sets in, together with a faster medium range ordering, likely precursors of crystallization.

Lundi 22 Mai 2017
Anna KRIVOSHEEVA
Center of Nanoelectronics and Novel Materials (CNN), Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics
State of the Art on DFT modelling and experimental synthesis of 2D dichalcogenides
The last achievements in the field of investigation of two-dimensional dichalcogenides over past few years are considered. The data of theoretical modeling and experimental methods for formation of the films and heterostructures based on them are presented. The possibility of creating of doped heterostructures based on 2D dichalcogenides is studied and the probability of occurrence of magnetic ordering and stable ferromagnetism in them is estimated. Results on calculations of electronic and related properties are summarized. Recommendations on the possible practical use of the investigated structures are presented.

Jeudi 15 Juin 2017
Serge MIGNANI
formerly Head of Medicinal Chemistry Department and Scientific Director (Sanofi) Université Paris Descartes, PRES Sorbonne Paris Cité, Laboratoire de Chimie et Biochimie pharmacologiques et toxicologiques, Paris
Nanotechnologies in general and phosphorus dendrimers in particular to treat cancers. Current situation and opportunities
The main objective of nanomedicine research is the development of nanoparticles as drug delivery systems or drugs per se to fight diseases, such as cancers, which are a leading cause of death within developed nations. Nanotechnology, in particular the nanocarrier approach to drug delivery, has attracted much attention in the development of targeted anticancer therapies aimed at avoiding, for instance, the systemic toxicities of classical small molecule cytotoxic drugs. The nanotherapeutic technologies currently used and proposed for anticancer drug delivery therapies are as follows: polymer-drug conjugates, polymer micelles, liposomes, dendrons, dendrimers, mesoporous silica, albumin nanoparticles, metallic nanoparticles, chitosan nanoparticles etc. Results from pre-clinical and clinical trials using nanoparticles are encouraging, suggesting that nanoparticles provide opportunities to design and tune particular properties of drugs. Such interventions are not possible with other types of therapeutics and have thus fueled much enthusiasm with regards the wealth of opportunities afforded by this emerging field of nanoscience in oncology. The focus of this presentation will be analyzing the current challenges and remaining issues facing this infinite armada in systematic cancer nanotherapy. An important consideration is striking a correct balance between sophistication of nanocarriers to be used in the nanotherapies and their ease of development for example to deliver new molecular entities or to be used as drug per se. Finally, the future of cancer nanomedicine will be presented and analyzed with regards nanoparticles such as original phosphorus metallodendrimers developed in collaboration with Professor J-P. Majoral (LCC, Toulouse, France). Related references: 1) Anticancer copper(II) phosphorus dendrimers are potent proapoptotic Bax activators, Mignani, S.; El Brahmi, N.; Eloy, L.; Poupon, J.; Nicolas,V.; Steinmetz, A.; El Kazzouli,S.; Bousmina, M. M. ; Blanchard-Desce, M. ; CaminadeA-M.; Majoral,J-P.; Cresteil, T. Eur. J. Med. Chem., accepted for publication 2) Dendrimer-based magnetic iron oxide nanoparticles: their synthesis and biomedical applications, Sun, W.J.; Mignani, S; Shen, M.W.; Shi, X.Y. Drug Discovery Today, 2016, 21, 1873-1885 3) Advances in Combination Therapies Based on Nanoparticles for Efficacious Cancer Treatment: An Analytical Report Mignani, S; Bryszewska, M; Klajnert-Maculewicz, B; Zablocka, M; Majoral, JP. Biomacromolecules, 2015, 16, 1-27 4) In vitro PAMAM, phosphorus and viologen-phosphorus dendrimers prevent rotenone-induced cell damage, Milowska, K; Szwed, A; Zablocka, M; Caminade, AM; Majoral, J-P.; Mignani, S ; Gabryelak, T.; Bryszewska, M., International Journal of Pharmaceutics. 2014, 474, 42-49. 5) Original Multivalent Copper(II)-Conjugated Phosphorus Dendrimers and Corresponding Mononuclear Copper(II) Complexes with Antitumoral Activities, El Brahmi, N.; El Kazzouli, S.; Mignani, S.; Essassi, E. ; Aubert, G. ; Laurent, R.; Caminade, A-M.; Bousmina, M .M.; Cresteil, T.; Majoral, J-P. Molecular Pharmaceutics, 2013, 10, 1459-1464.

Jeudi 29 Juin 2017
Juris Purans
Institute of Solid State Physics, University of Latvia, Latvia
Recent achievement in Synchrotron Radiation X-ray absorption spectroscopy: Near field X-ray SPM - new tool for nanoscience
In the last years, the X-ray absorption (XAS) techniques have undergo remarkable development: (i) experiments with unprecedented femtometer accuracy [1], (ii) experiments with nanoscale lateral resolution. Nevertheless, investigations of complex nanostructured materials used in modern technologies require special X-ray experimental techniques able to imaging simultaneously topography and chemical mapping on the nanometer scale. Near Field X-ray Spectromicroscopy is a fully new approach for the detailed investigation of nanostructures down to the nanometer level. The extremely high lateral resolution of Local Probe Microscopies (LPM, AFM, STM) makes them among the most largely used in nanoscience. However, these tools suffer of a lack in chemical sensitivity. On the other hand, far field X-ray spectroscopy probes the chemical and structural properties of materials. A combination of X-ray spectroscopies and LPM is the ideal answer to many problems in nanosciences. The combination of XAS and scanning near-field optical microscopy (SNOM) as a local detector was proposed by Purans et.al. [2,3]. We have started with three types of experiments: (i) XAS-AFM: X-ray excited secondary electrons detection by conductive tip in AFM mode; (ii) XAS-SNOM: X-ray excited optical luminescence (XEOL) detection by SNOM in AFM mode; (iii) XAS-SCM/AFM: X-ray excited capacitance or/and photoconductivity of sample detection by conductive tip in SCM, KFM or AFM mode. The new instrumentation developed within this project offers the possibility to carry out a selective structural analysis of the sample surface with the subwavelength spatial resolution determined by the SNOM probe aperture. The apex of the optical fibre plays the role of a topographic probe, and chemical and topographic mappings can be simultaneously recorded. References 1. J. Purans, N. D.Afify, G.Dalba, R.Grisenti, S.De Panfilis, A.Kuzmin, V.I.Ozhogin, F.Rocca, A.Sanson, S. I. Tiutiunnikov, P.Fornasini, Phys. Rev. Lett. 100, 055901 (2008) 2. J. Purans, Proc. TXRF2003 Sat. meeting on micro X-ray beam analysis, 13.09.2003, Osaka, Japan 3. S. Larcheri, F. Rocca, F. Jandard, D. Pailharey, R. Graziola, A. Kuzmin and J. Purans, Rev. Sci. Instrum. 79 013702 (2008)

Jeudi 6 Juillet 2017
Fabien DUROLA
Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP), Bordeaux
Controlled organic syntheses of large polycyclic aromatic compounds, from Scholl to Perkin strategies
The Scholl reaction is a popular tool for bottom-up organic syntheses of large polycyclic aromatic hydrocarbons, or nanographenes, since it allows the formation of numerous carbon-carbon bonds in one step. Nevertheless this well-known reaction remains unpredictable and can sometimes lead to surprising results, such as rearrangements or unexpected regioselectivities that lead to highly twisted helicenic arenes instead of their flat isomers. With the aim to avoid fully apolar hydrocarbons which are often very difficult to purify, we developed a complementary synthetic approach for the formation of large carboxy-substituted polycyclic aromatic compounds. This strategy relies on Perkin reactions for the synthesis of flexible precursors, followed by various cyclization reactions. This new synthetic approach has been optimized and can now be applied to the formation of interesting compounds such as poly-helicenes, columnar liquid crystals or macrocycles, as precursors of short carbon nanotubes.

Vendredi 7 Juillet 2017
Yutaka WAKAYAMA
International Center for Materials Nanoarchitectonics - National Institute for Materials Science
Photochromism in organic field-effect transistor for optical switching and circuits patterning
We developed an optically controllable organic field-effect transistor (OFET) by employing photochromic diarylethene (DAE) molecules as a transistor channel layer. DAE molecules undergo typical photochromic reaction, i.e., reversible conformational change between closed- and open-ring isomers by alternating ultraviolet (UV) and visible (VIS) light irradiation. We found that the drain current in the DAE-based OFET also showed reversible change accompanied by the conformational change; the closed-ring isomer exhibited a transistor operation under appropriate bias voltages, meanwhile the open-ring isomer showed no drain current. As a result, a remarkably high on/off ratio of 1,000 was achieved. The drain current modulation can be attributed to the drastic transformation in the π-conjugation in association with the photoisomerization. These results give us two important messages. The first one is that this compound can be regarded as a new material, which has dual properties: organic semiconductor and photochromism. The second is that a phase transition between semiconductor and insulator can be induced by light irradiation. Based on these achievements, we demonstrate laser drawing of one-dimensional (1D) transistor channels on the photochromic DAE layer. This technique will open new possibilities of various optically reconfigurable organic transistor circuits.

Jeudi 07 Septembre 2017
Ekaterina OBRAZTSOVA
Structural and optical properties of needle-like diamond structures
The results on synthesis, structural and optical characterization of single crystal diamond needle-like structures will be presented in this work. The diamond needle-like crystallites are produced by the combination of chemical vapor deposition and selective oxidation. The crystallites characteristics depend on the deposition process parameters. Detailed microscopy studies have shown that the structures are single diamond crystals. Results on structural and geometrical characteristics will be presented. Optical properties of diamond are quite impressive due to a wide variety of structural defects determining absorption and photoluminescence. Photoluminescence spectra and their dependencies on excitation radiation wavelength in the synthesized diamond pyramids reveal the presence of nitrogen- and silicon-vacancy color centers. In order to precisely investigate the optical properties of the structures photoluminescence mapping, time-resolved spectroscopy and fluorescence lifetime imaging microscopy have been performed. These measurements indicate that silicon-vacancy centers are concentrated at the crystallites apex while nitrogen-vacancy centers are distributed over the whole crystallite. Dependence of the photoluminescence on excitation radiation intensity demonstrates saturation and allows estimation of the color centers density. The combination of structural parameters, geometry and photoluminescent characteristics are prospective for advantageous applications of these diamond crystallites in quantum information processing.

Jeudi 14 Septembre 2017
Michail Michailov and Bogdan Ranguelov
Institute of Physical Chemistry, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia 1113 Bulgaria
Atomic scale design of epitaxial interfaces: clusters, stripes and nanowires
The present lecture outlines an important area in the application of computer modelling to crystal growth, surface and interface phenomena. Being relevant to the fundamental physical problem of competing atomic interactions in systems with reduced dimensionality and confined geometry, these phenomena attract special academic attention. On the other hand, detailed knowledge of the fine atomic structure of interfaces is essential for understanding and solving a large number of problems in contemporary applied material science. Typical examples are formation of nanoscale surface patterns, two-dimensional superlattices, atomic intermixing at epitaxial interface, transport phenomena of atoms and atomic clusters, structure and stability of quantum wires on surfaces. In the present report we discuss a variety of diffusion mechanisms that control nanoscale interface patterning by surface-confined atomic exchange, formation of alloyed atomic stripes and islands, relaxation of pure and alloyed atomic terraces, breakdown and disintegration of quantum nanowires. The atomistic computational models refines important details of diffusion of adatoms and clusters accounting for the energy barriers at specific atomic sites: smooth domains, terraces, steps and kinks. This systematization imply classification order of surface alloying: blocked, incomplete, and complete. The presented ensemble of diffusion scenarios opens up a way for nanoscale surface design towards regular atomic interface patterns with exotic physical features. Finally, the lecture discusses the problem of thermodynamic stability of metal nanowires. The spontaneous breakdown of free-standing or interface-located monatomic nanowires is considered in a model involving consecutive multi-step mechanism for nanowire rupture, grounded on formation of active atoms, atomic vacancies and vacancy clusters. The atomic scale scenario accounts for the impact of essential physical parameters on the nanowire stability including temperature, interface anisotropy, lattice mismatch and entropy contribution. It also reveals an unexpected oscillatory variation of the nanowire lifetime depending on the strength of the atomic interactions between the atoms. The observed phenomenon is considered as a „stick-like“ to „polymer-like“ transition in the nanowire atomic structure as a result of the interaction energy variation. It opens up a way of new type atomic-scale control on the thermal behavior of both free-standing nanowires and nanowires located on crystalline substrates. The present report also demonstrates the extended capability of atomistic computer simulations to unravel simultaneously acting effects, to distinguish between them, and finally to evaluate their specific contribution to experimentally observed complex physical phenomena. 1. M. Michailov “Classification Order of Surface-Confined Intermixing at Epitaxial Interface” in: “Nanophenomena at Surfaces: Fundamentals of Exotic Condensed Matter Properties”, Springer Series in Surface Science 47, Chapter 6, p. 145-168, M. Michailov (Ed), Springer, Berlin Heidelberg 2011 2. M. Michailov “Computational Study of Stripe Alloy Formation on Stepped Surfaces” Phys. Rev. B, 80, p. 035425 (2009) 3. M. Michailov, M. Vladkov “Surface Diffusion of Pb Clusters on Cu(111) Influenced by Size Dependent Cluster-Substrate Misfit: Monte Carlo Tight Binding Simulation Model” Surface Science 601, 18, p.3912 (2007) 4. N. Agrait, A.L. Yeyati, J.M. van Ruitenbeek, Phys. Rept. 377, 81. (2003) 5. M. Michailov, D. Kashchiev, Monatomic metal nanowires: Rupture kinetics and mean lifetime, Physica E 70 21-27, (2015) 6. M. Michailov, B. Ranguelov, P. Giazitzidis, P. Argyrakis, Thermal stability and spontaneous breakdown of free-standing metal nanowires, Journal of Crystal Growth, 457, p. 92-97 (2017)

Jeudi 28 Septembre 2017
Fabien SILLY
TITANS, SPEC, CEA Saclay, CNRS, Université Paris-Saclay, 91191 Gif sur Yvette, France
Hierarchical engineering of 2D self-assembled porous organic-based nanoarchitectures on metal surfaces : on-surface synthesis of porous organic covalent-structures and self-assembled hybrid organic-ionic architectures
Engineering novel atomic and molecular nanostructures on surfaces is a challenge in nanosciences. We develop new process to engineer novel two-dimensional porous nanorachitectures based on molecular self-assembly on surfaces. PTCDI molecule self-assembled into compact domains on metal surfaces. We show that novel porous hybrid nanoarchitectures can bee engineered by mixing this molecule with ionic compounds. We fabricated three two-dimensional self-assembled hybrid PTCDI–NaCl nanoarchitectures, i.e. a flower-structure, a mesh-structure and a chain-structure on Au(111). Scanning tunneling microscopy (STM) reveals that NaCl-dimers selectively interact with molecular N–H groups. The PTCDI∙∙∙NaCl-dimer binding appears to be highly directional. Alternatively engineering two-dimensional (2D) covalent carbon-based nanoarchitectures has received tremendous attention during the resent years. We investigate on-surface bottom-up synthesis to create patterned graphene nanoarchitectures via Ullmann coupling. Star-shaped 1,3,5-Tris(4-iodophenyl)benzene molecules self-assemble into halogen-bonded structures on graphite [2]. In contrast, our STM measurements reveal that on-surface synthesis of covalent nanoarchitectures is competing with the growth of self-assembled halogen-bonded structures when this molecule is deposited on Au(111) in vacuum [3], Fig.2. We show that the molecules form covalent polygonal nanoachitectures at the gold surface step edges and at the elbows of the gold reconstruction at low coverage. With coverage increasing two-dimensional halogen-bonded structures appear and grow on the surface terraces. At high coverage the competitive growth between the covalent and halogen-bonded nanoarchitectures leads to formation of a two-layer film above one monolayer deposition. For this coverage, the covalent nanoarchitectures are propelled on top of the halogen-bonded first layer. References 1) J. Hieulle, D. Peyrot, Z. Jiang, F. Silly, Chem. Commun. 51, 13162 (2015) 2) F. Silly, J. Phys. Chem. C 117, 20244 (2013). 3) D. Peyrot, F. Silly, ACS Nano 10, 5490-5498 (2016).

Jeudi 12 Octobre 2017
Olivier Pouliquen
IUSTI, CNRS - Aix-Marseille Université
Ecoulement de milieux divisés: des milieux granulaires aux suspensions denses
Quiconque ayant joué avec le sable sur la plage ou du sucre dans la cuisine est conscient qu'une assemblée de grains rigides peut se comporter macroscopiquement comme un liquide et couler. La description de ce fluide singulier est un défi important pour de nombreuses applications industrielles (génie chimique, agroalimentaire, pharmaceutique,...) et dans beaucoup de situations géophysiques (écoulement de débris, avalanches, glissement de terrain,...). Dans ce séminaire, les avancées réalisées dans la compréhension de la rhéologie des écoulements granulaires et l'émergence d'une "hydrodynamique granulaire" seront présentées. Nous montrerons également comment cette approche s'est révélée pertinente pour aborder les problèmes de suspensions denses quand les grains sont plongés dans un liquide.

Jeudi 19 Octobre 2017
Pierre BUFFET
Faculté de Médecine Université Paris Descartes - Institut National de la Transfusion Sanguine
Red Pulp Fiction: From mechanical sensing of red blood cells by the human spleen to the control of malaria
Filtration of red blood cells (RBC) by the human spleen can be either protective or harmful in several inherited and acquired red blood cell diseases in humans such as hereditary spherocytosis, sickle cell disease or malaria, amonst others. (1). Retention of infected RBC in the spleen likely slowers the pace of infection in malaria, removes potentially pathogenic RBC subpopulations in inherited RBC diseases but reduces the number of RBC in circulation, causing anemia. Abrupt pooling of RBC can contribute to increase the size of the spleen leading to rare but severe complications in malaria (spleen rupture) and sickle cell disease (2, acute splenic sequestration crises). Over the last 10 years, we have developed new tools to explore the filtering function of the spleen. Studies in malaria have confirmed the protective role of a functional spleen (3,4) and the pathogenic role of subpopulations of RBC in this acquired RBC disease (1). We have proposed a generic structure for the functional unit of the filtering spleen (1), the « splenon », that is amenable to experimental reconstruction (5). New tools, namely ex-vivo perfusion of human spleens (6), filtration of RBC through layers of microspheres (« microsphiltration ») (7), biomimetic microfluidic chips that mimic interendothelial slits in the human spleen (8), and morphological analysis of RBC using imaging flow cytometry (9,10) will be presented, along with their recent application to the exploration of RBC physiology and disease and the screening for new drugs to block the transmission of malaria (11,12,7). 1. Buffet PA, Safeukui I, Deplaine G, Brousse V, Prendki V, Thellier M, Turner G, Mercereau-Puijalon O. The pathogenesis of P. falciparum malaria in humans - Insights from spleen physiology. Blood 2011;117 :,381-392 2. Brousse V, Buffet P, Rees D. The spleen and sickle cell disease: the sick(led) spleen. Br J Haematol. 2014 Jul;166(2):165-76. doi: 10.1111/bjh.12950. 3. Safeukui I, Correas J-M, Brousse V, Hirt D, Deplaine G, Mulé S, Lesurtel M, Goasguen N, Sauvanet A, Couvelard A, Kerneis S, Khun H, Vigan-Womas I, Ottone C, Molina TJ, Tréluyer JM, Mercereau-Puijalon O, Milon G, David PH, Buffet PA. Retention of Plasmodium falciparum ring-infected erythrocytes in the slow, open micro-circulation of the human spleen. Blood 2008;112:2520-28 4. Safeukui I, Buffet PA, Perrot S, Sauvanet A, Aussilhou B, Dokmak S, Couvelard, A Hatem, DC ; Mohandas, N ; David, PH ;Mercereau-Puijalon, O ; Milon, G Surface Area Loss and Increased Sphericity Account for the Splenic Entrapment of Subpopulations of Plasmodium falciparum Ring-Infected Erythrocytes PLoS One 2013;8(3): e60150 DOI:10.1371/journal.pone.0060150 5. Gambhire P, Atwell S, Iss C, Bedu F, Ozerov I, Badens C, Helfer E, Viallat A, Charrier A. High Aspect Ratio Sub-Micrometer Channels Using Wet Etching: Application to the Dynamics of Red Blood Cell Transiting through Biomimetic Splenic Slits. Small. 2017 Aug;13(32). doi: 10.1002/smll.201700967. Epub 2017 Jun 26. 6. Buffet PA, Milon G, Brousse V, Correas JM, Dousset B, Couvelard A, Kianmanesh R, Farges O, Sauvanet S, Paye F, Ungeheuer MN, Ottone C, Khun H, Fiette L, Huerre M, Mercereau-Puijalon O, David PH. Ex-vivo perfusion of human spleens maintains clearing and processing functions. Blood 2006;107(9):3745-52 7. Deplaine G, Safeukui I, Jeddi F, Lacoste F, Brousse V, Perrot S, Biligui S, Guillotte M, Guitton C, Dokmak S, Aussilhou B, Sauvanet A, Couvelard A, Paye F, Thellier M, Mazier D, Milon G, Mohandas N, Mercereau-Puijalon O, David PH, Buffet PA. The sensing of rigid red blood cells by the human spleen can be mimicked in vitro Blood 2011;117 (8), e88-e95 8. Picot J*, Ndour PA*, El Nemer W*, Tawfik H, Le Pioufle B, Buffet P, Le Van Kim C, Français O. A biomimetic microfluidic chip to study the circulation and mechanical retention of erythrocytes in the spleen. Am J Hematol 2015; Jan 12. doi: 10.1002/ajh.23941 9. Safeukui I, Buffet PA, Deplaine G, Perrot S, Brousse V, Ndour A, Nguyen M, Mercereau-Puijalon O, David PH, Milon G, Mohandas N. Quantitative assessment of sensing and sequestration of spherocytic erythrocytes by human spleen: implications for understanding clinical variability of membrane disorders Blood 2012;120:424-30 10. Roussel C*, Dussiot M*, Marin M, Morel A, Ndour A, Duez J, Le Van Kim C, Hermine O, Colin Y, Buffet P*, Amireault P* Spherocytic shift of red blood cells during storage provides a quantitative whole cell-based marker of the storage lesion. Transfusion. In press 11 Diakité SAS, Ndour PA, Brousse V, Gay F, Roussel C, Biligui S, Dussiot M, Prendki V, Lopera-Mesa TM, Traoré K, Konaté D, Doumbia S, Cros J, Dokmak S, Fairhurst RM, Diakité M, Buffet PA. Stage-dependent fate of Plasmodium falciparum-infected red blood cells in the spleen and sickle-cell trait-related protection against malaria Malaria Journal 2016 ;15 (1), 482 12. Henry B, Roussel C, Ndour PA, Carucci M, Duez J, Fricot A, Aussenac F, Akpovi H, Courtin D, Clain J, Colin Aronovicz Y, Garcia A, Sabbagh A, Buffet PA. Red Blood Cell Deformability, Age, Ethnicity and Susceptibility to Malaria in Africa Blood 2016 ;128 (22), 2441-2441

Jeudi 09 Novembre 2017
Lars KAESTNER
Medical Faculty, Theoretical Medicine and Biosciences, Saarland University, Allemagne
Red Blood Cells - simple cells with a complex behaviour
Red blood cells (RBCs) have been used as model cells to study membrane transport for decades and they are the best investigated human cells. However, within the recent years it became evident that these rather simple cells maintain numerous and partly complex signalling cascades. This is in the context that RBCs serve many more functions than just transporting oxygen. I present different approaches to investigate RBCs including the conceptual differences in the point of view of physicists and physiologists. A major concept is based on single-cell methods that allow the investigation of functional properties of RBCs upon exposure to pharmacological and physical stimulation. Such the presentation is intended to be a mixture of methodological approaches and biomedical research. Concerning the latter one I will, based on RBCs Calcium homeostasis, sketch molecular interactions that have been explored recently. Furthermore I like to link molecular players to physiological and pathophysiological phenomena, like hereditary anaemias.

Jeudi 16 Novembre 2017
Prof. Chai-Lin KAO
Department of Medicinal and Applied Chemistry, Kaohsiung Medical University, TAIWAN
Boronic acid – conjugated dendrimers as a selective carbohydrate sensor
Boronic acids react with vincial diol via the formation of reversible boronates, constituting one of the most popular dynamic covalent reactions. This feature has been widely explored in various purposes including recognition of biomolecules and construction of responsive material. We will report our work on establishing boronic acid - conjugated dendrimers for carbohydrate binding and selective glucose sensing.

Jeudi 30 Novembre 2017
Denis Gratias
IRCP UMR 8247, Chimie-ParisTech, 11 rue Pierre et Marie Curie, 75005 Paris
Défauts de module dans les alliages intermétalliques: exemple de NiZr
Les études récentes sur les quasicristaux et approximants suggèrent que la cristallographie N- dimensionnelle s’applique naturellement aux alliages métalliques dont les atomes et les vecteurs de la maille unitaire se distribuent sur un même Z-module, c-à-d sur des positions qui sont des combinaisons linéaires entières de N>3 vecteurs arithmétiquement indépendants. La structure peut alors être entièrement plongée dans un grand espace Euclidien de dimension N ce qui permet de mettre en évidence ses symétries cachées. La restriction à l’espace physique crèe une brisure de symétrie susceptible d’engendrer des défauts originaux — parois de translation, macles, et dislocations de module — correspondant aux opérations d’invariance N dimensionnelles perdues lors de la coupe. Ces concepts seront illustrés par le cas de la structure NiZr orthorhombique [1,2] dont on montrera le caractère 5-dimensionnel (décoration périodique d’un pavage de type Penrose). Ces symétries nous permettront de prédire, décrire et comprendre les macles et micromacles quinaires [3] observées dans cet alliage. [1] W.Hornfeck, R.Kobold, M.Kolbe & D.Herlach, J. Cond.Mat. (2014) [2] E.Bouzy, G. Le.Caër & E.Bauer-Grosse, Phil.Mag.Lett. (1991), Vol .64, No 1, 1-6 [3] M. Quiquandon, D.Gratias, A.Sirindil & R.Portier, Acta Crys.t A. (2016), A72

Mardi 05 Décembre 2017
Mathilde LEPOITEVIN
Brown University, Department of Physics, Providence (RI), Etats-Unis
Conception de nanopore solide unique pour mimer des canaux biologiques et pour la détection de bio-macromolécules
Les canaux ioniques1 servent d’inspiration pour la conception de nanopores solides2 dans différents matériaux. Cependant les limitations de ces matériaux sont leurs manques de sélectivités et de réponse aux stimuli extérieurs. Ainsi la fonctionnalisation et modification de leur surface, avec des systèmes plus ou moins complexes, permettrait d’améliorer à la fois leurs propriétés de transport sélectif, leurs capacités de détection de biomolécules ou encore d’étudier plus précisément les mécanismes fondamentaux du transport des macromolécules en milieu confiné. Différentes techniques pour fabriquer des nanopores seront décrites. Ensuite des exemples de nanopores biomimétiques, répondant au pH, et à l’attache d’un ligand, en utilisant une fonctionnalisation irréversible,3,4 et comment moduler les propriétés de diodes ioniques dans un nanopore en utilisant des fonctionnalisations réversibles, seront donnes.5 Dans un second temps, je m’intéresserais à des questions fondamentales de la translocation de polynucléotides, plus précisément de l’analyse de l’influence de l’état de surface du nanopore (hydrophobicité, charge), dans les conditions où la distance de Debye devient équivalente au diamètre du nanopore.6,7 (1) Hille, B. Ionic Channels - Molecular Pores of Excitable-Membranes. Harvey Lect 1988, 82, 47-69. (2) Dekker, C. Solid-state nanopores. Nat Nano 2007, 2, 209-215. (3) Lepoitevin, M.; Bechelany, M.; Balanzat, E.; Janot, J.-M.; Balme, S. Non-Fluorescence label protein sensing with track-etched nanopore decorated by avidin/biotin system. Electrochimica Acta 2016, 211, 611-618. (4) Lepoitevin, M.; Nguyen, G.; Bechelany, M.; Balanzat, E.; Janot, J. M.; Balme, S. Combining a sensor and a pH-gated nanopore based on an avidin-biotin system. Chem Commun 2015, 51, 5994-5997. (5) Lepoitevin, M.; Jamilloux, B.; Bechelany, M.; Balanzat, E.; Janot, J. M.; Balme, S. Fast and reversible functionalization of a single nanopore based on layer-by-layer polyelectrolyte self-assembly for tuning current rectification and designing sensors. Rsc Adv 2016, 6, 32228-32233. (6) Lepoitevin, M.; Coulon, P. E.; Bechelany, M.; Cambedouzou, J.; Janot, J. M.; Balme, S. Influence of nanopore surface charge and magnesium ion on polyadenosine translocation. Nanotechnology 2015, 26, 144001. (7) Picaud, F.; Paris, G.; Gharbi, T.; Lepoitevin, M.; Coulon, P. E.; Bechelany, M.; Janot, J. M.; Balme, S. Discrimination of Polynucleotide Transport through a Highly Hydrophobic Uncharged Nanopore. J Phys Chem C 2017, 121, 7525-7532.

Jeudi 07 Décembre 2017
Alejandro Perez
Centre de Physique Théorique, Aix-Marseille Université
A gentle introduction to Black Holes and Quantum Gravity
Black holes are one of the oldest predictions of General Relativity. Their existence in our neighboring universe is confirmed by a growing body of observations. I will describe, in a non-technical way, what black holes are and how they describe the end result of gravitational collapse. We will also see how these systems take our theoretical understandingto its limits of validity. By analyzing their physical behavior through interactions with idealized exterior agents we will discover some hints about the new physics expected to arise from the combination of quantum mechanics and gravitation.

Jeudi 14 Décembre 2017
Emilie Franceschini
Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique LMA CNRS UPR 7051
Ultrasonics reveal red blood cell aggregation and cell death index
Quantitative UltraSound (QUS) techniques for estimating cellular structures are based on frequency analysis of signals backscattered from biological tissues. Our QUS method is model-based: the backscatter coefficient (obtained from the power spectrum of the backscattered signals) is estimated from experiments and is fit to a theoretical scattering model. The fit parameters can provide a meaningful description of the tissue microstructure (i.e., scatterer size, shape, scattering strength and spatial organization). During this seminar, I will focus on two questions in the field of QUS: 1) How the high cellular number density and cell clustering in blood affect ultrasound backscattering? 2) What causes an increase of ultrasound backscatter during the cell death process?

Lundi 8 Janvier 2018
Anthony D'ALEO
CINaM UMR 7325, Campus de Luminy - Department of Physics, QMMRC, Ewha Womans University, Seoul 120-750, South Korea
Curcuminoid borondifluoride for preparation of efficient TADF near infrared OLEDs and organic solid-state lasers
Thermally-activated delayed fluorescent (TADF) emitters have been successfully used in organic light-emitting diodes (OLEDs) with up to 100% internal quantum efficiencies and are now considered as the third generation of OLED materials.1 However, the developed dyes, to date, are pretty much limited to visible wavelength (going from sky blue to the red part of the spectrum). In this context, it remains challenging to obtain Near InfraRed (NIR) dyes2 with high photoluminescence quantum yields and electroluminescence external quantum efficiency (EQE). In this context, I will report on the fabrication of NIR TADF OLEDs with a maximum EQE of nearly 10%. The devices used a solution-processable heavy-metal-free donor-acceptor-donor borondifluoride curcuminoid derivative3,4,5 as NIR emitter. Photophysical study and density function theory were used to characterize the dye. This compound shows large ground state and excited state dipole moments. Furthermore, a rather high photoluminescence quantum yield (up to 69%) in solid matrices with an emission maximum wavelength typically in the range between 720 and 750 nm was obtained. Time-resolved photophysical measurements show that the TADF mechanism of this NIR emitter is due to a reverse intersystem crossing from triplet charge transfer (CT) to singlet CT excited states. In addition, the TADF emission wavelength and efficiency are found to strongly depend on the dye concentration in the emissive layer due to the large dipole moments of this compound. In the last part of this talk, I will demonstrate that this new TADF materials exhibits amplified spontaneous emission in the NIR region, suggesting the possibility to harvest triplet excitons for stimulated emission. References [1] H. Uoyama, K. Goushi, K. Shizu, H. Nomura and C. Adachi, “Highly efficient organic light-emitting diodes from delayed fluorescence” Nature 492, pp.234-238, 2012. [2] ]: A. D'Aléo, M. H. Sazzad, D.-H. Kim, EY. Choi, J. W. Wu, G. Canard, F. Fages, J.-C. Ribierre and C. Adachi “Boron difluoride hemicurcuminoid as an efficient far red to near-infrared emitter: toward OLEDs and laser dyes” Chem. Commun. Vol53, pp.7003-7006, 2017. [3] A. Felouat, A. D'Aléo, F. Fages, “Synthesis and Photophysical Properties of Difluoroboron Complexes of Curcuminoid Derivatives Bearing Different Terminal Aromatic Units and a meso-Aryl Ring” J. Org. Chem. Vol78, pp.4446-4455, 2013 [4] K. Kamada, T. Namikawa, S. Senatore, C. Matthews, P.-F. Lenne, O. Maury, C. Andraud, M. Ponce-Vargas, B. Le Guennic, D. Jacquemin, P. Agbo, D. D. An, S. S. Gauny, X. Liu, R. J. Abergel, F. Fages, A. D’Aléo “Two-photon absorption and brightness optimization of curcuminoid borondifluoride complexes” Chem. Eur. J. Vol22, pp.5219–5232, 2016. [5] G. Canard, M. Ponce-Vargas, D. Jacquemin, B. Le Guennic, A. Felouat, M. Rivoal, E. Zaborova, A. D'Aléo and F. Fages “Influence of the electron donor groups on the optical and electrochemical properties of borondifluoride complexes of curcuminoid derivatives: a joint theoretical and experimental study” RSC Adv. Vol7, 10132-10142, 2017.

Jeudi 18 Janvier 2018
Matthias HILLENKAMP
Institut Lumière Matière, UMR5306 CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, France and Instituto de Física
Size effects in physically prepared metal nanoparticles
In this presentation I will discuss experimental methods for the fabrication of mono- and bi-metallic clusters and nanoparticles in the gas phase by physical means. When embedded in stable solid matrices, they form cluster-assembled nanostructures with variable and size-dependent properties. In particular I will address the following topics as examples: Fabrication of cluster-assembled nanostructures: magnetron sputtering/aggregation versus laser vaporization. Size effects in the magnetic anisotropy of embedded cobalt nanoparticles: from surface to shape. Size effects in the electronic and vibrational relaxation in small silver clusters as evidenced by ultrafast femtosecond spectroscopy: the departure from the scalable size regime. Study of size effects in the electronic structure of size-selected very small silver clusters: optical spectroscopy vs. Electron Energy Loss Spectroscopy. Structural, optical and magnetic properties of bi-metallic FeAg nanoparticles: optical spectroscopy, magnetometry and synchrotron-based XMCD and EXAFS.

Jeudi 22 Mars 2018
Mickaël Kepenekian
Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), CNRS - Université de Rennes 1
Towards highly cooperative spin-crossover metal-organic frameworks on metallic surfaces
The design of molecular-based devices to manipulate spin has driven many investigations opening the field of molecular spintronics [1]. In this context, molecular bistability has drawn much attention and the most promising objects arise from molecular magnetism. Although recent realizations have been achieved with single molecules, such setups disrupt the required inter-site cooperativity that turns a slowly commuting system into a rapidly switching set of molecules. An auspicious path comes from the use of metal-organic frameworks (MOF) self-assembled on surfaces, which offer the opportunity to tailor interactions between magnetic sites. Based on density functional theory, we first elucidate the structure, electronic structure and magnetic properties of a recently proposed Fe-based MOF self-assembled on the Au(111) surface [2]. We then propose a chemical strategy to turn a weakly interacting magnetic system into a strongly cooperative spin-crossover monolayer. Finally using a thermodynamic model, we demonstrate how the dimensionality reduction combined to deposition on a metal surface enhance the electrostatic contributions to spin-crossover cooperativity, going from Γ3D = 16 K for the bulk material to Γ2Dsupp = 386 K for its 2D supported derivative [3]. With the ability to enhance cooperativity in a rational way, a promising route is opened towards the design of molecular spintronic devices. References [1] L. Bogani, W. Wernsdorfer, Nature Mater. 7, 179 (2008). S. Sanvito, Chem. Soc. Rev. 40, 3336 (2011). S. V. Aradhya, L. Venkataraman, Nature Nanotech. 8, 399 (2013). [2] T. R. Umbach, M. Bernien, C. F. Hermanns, A. Krüger, V. Sessi, I. Fernandez-Torrente, P. Stoll, J. I. Pascual, K. J. Franke, W. Kuch, Phys. Rev. Lett. 109, 267207 (2012). [3] T. Groizard, N. Papior, B. Le Guennic, V. Robert, M. Kepenekian, J. Phys. Chem. Lett. 8, 3415 (2017).

Jeudi 05 Avril 2018
Thomas Podgorski
Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, UMR 5588, CNRS and Université Grenoble Alpes, 140 rue de la Physique, BP87, 38402 Saint-Martin d’Hères Cedex
Interactions, structure and rheology in red blood cell microflows
In the microcirculation, blood flows through a complex network of arterioles , capillaries and venules whose diameters typically range between 1-10 times the size of cells. The capillary bed is where most exchanges between blood and tissues occur as well as the place where the endothelial function regulates many phenomena under the influence of mechanical stresses and transported chemical fields, which are influenced the details of the local blood flow and rheology. At this small scale, a key feature of microcirculatory blood flows is heterogeneity and self-organization controlled by hydrodynamic interactions, cell mechanics and aggregation or adhesion forces. This results in a non-trivial distribution of the hematocrit, governs local apparent viscosity and stress fluctuations and leads to possible clogging/jamming phenomena in pathological cases. Hematological and mechanical parameters govern elementary features such as structure-rheology coupling, separation at bifurcations and dispersion phenomena, which triggers interest in possible biomedical applications. After an overview of our experimental investigations on the hydrodynamic mechanisms leading to structuration of red blood cell suspensions in microfluidic flows, I will discuss recent developments on the aggregating properties of red blood cells and their consequences on microcirculatory flows.

Jeudi 19 Avril 2018
Pascal Andréazza
Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures, ICMN, Université d’Orléans, CNRS, UMR7374, Orléans, France
Aller ou non vers l'équilibre dans les nanoalliages?
Les propriétés originales des nanoparticules métalliques supportées en terme de structure électronique, de moment magnétique, de réponse optique ou de comportement structural, notamment, résultent de la grande fraction d’atomes de surface et de l'effet de taille finie (confinement 3D). Par rapport aux monométalliques, l'addition d'un ou plusieurs métaux induit des comportements complexes, pas toujours bien compris, qui donnent une plus grande diversité dans la structure et la morphologie des "nanoalliages" et offrent un degré de liberté supplémentaire pour affiner leurs propriétés. Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte pour expliquer ces comportements : les effets de composition, d’énergie de surface et de quantité finie de matière, mais également les effets cinétiques induits par le mode de croissance qui peuvent se révéler totalement opposés les uns aux autres. Le séminaire tentera de mettre en lumière ces effets de mobilité d’atomes et de stabilité structurale à la fois grâce à des mesures in situ et à des simulations numériques de structure lors de la formation de nanoalliages supportés à base d'Argent. Notre idée fut de choisir deux systèmes Ag-M (M = Co ou Pt) ayant une forte tendance à la séparation de phase et à la ségrégation superficielle de l’argent, avec cependant, une miscibilité très faible pour Ag-Co et partielle pour Ag-Pt, pour en étudier les transitions structurales à petites tailles. L'objectif est de comprendre la mobilité inter et intra-particulaire de ces nanoalliages, à travers l'étude de leur évolution morphologique et structurale, allant ou non d'un arrangement métastable vers l’équilibre. Parce que la détermination de la structure atomique dans les nanoalliages est un problème complexe, les méthodes qui permettent de sonder conjointement, voire simultanément les caractéristiques chimiques, structurales ou morphologiques sont particulièrement pertinentes, comme le sont les techniques de microscopies électroniques ou les techniques de diffusion-absorption des rayons X. L’avantage de ces dernières est de permettre de suivre in situ et en temps réel les processus de croissance et de recuit des nanoalliages déposés en ultravide, à l'échelle atomique (aux grands angles), ainsi que à l'échelle des particules (aux petits angles), par diffusion X en incidence rasante (GIWAXS et GISAXS, respectivement), en mode standard ou anomal. L'analyse structurale quantitative des données expérimentales est consolidée en utilisant la simulation Monte Carlo de nanoalliages dans une approche semi-empirique en liaisons fortes. Cependant, des simulations atomistiques de la croissance de clusters par dynamique moléculaire (MD) se sont révélées nécessaires pour modéliser les migrations d'atomes menant à la séparation de phase ou à la formation de structures cœur-coquille pour le système Ag-Co. De même que l’apport combiné des observations en microscopie électronique en mode HRTEM et HAADF s’est avéré essentiel pour révéler les hétérogénéités très locales à l’échelle de la particule dans les processus de mise en ordre et de ségrégation superficielle, notamment pour le système Ag-Pt.

Jeudi 17 Mai 2018
Marc Legros
CEMES-CNRS, 29 rue Jeanne Marvig, 31055 Toulouse, France
Déformation plastique par migration de joints de grain dans les métaux
Mots clefs: Joints de grain, plasticité, dynamique moléculaire, in situ TEM. Les métaux nanocristallins (d≤100 nm) offrent une résistance mécanique accrue à la déformation plastique, généralement portée par la multiplication et la propagation de dislocations. Comme les nanocristaux en contiennent très peu et que les joints de grain empêchent leur propagation à longue distance, les métaux même très ductiles comme l'or ou l'aluminium à l'état massif, deviennent très résistants à la contrainte et souvent cassants lorsque leur taille de grain est réduite à quelques dizaines de nm. Des expériences, peu nombreuses et pour la plupart récentes, ont montré que les mécanismes "liés aux joints de grain" peuvent constituer une alternative possible. Ces mécanismes peuvent être du glissement, de la rotation de joint ou de la migration-cisaillement, mais sont encore très mal caractérisés. La migration couplée au cisaillement, notamment, a été essentiellement étudiée dans les bi-cristaux et pourrait-être, théoriquement très efficace. Son observation et sa caractérisation dans les matériaux à petits grains sont cependant très complexes. Nous avons entrepris des expériences de MET in situ sur des polycristaux à petits-grains et des simulations de dynamique moléculaire faisant appel à la NEB (Nudge Elastic Band). Nous avons ainsi montré que le couplage migration-cisaillement implique des défauts linéaires appelées disconnexions qui sont des défauts spécifiques aux joints de grain. Ces défauts peuvent notamment combiner un cisaillement élémentaire de type dislocation et un défaut topologique de type marche. L'hypothèse que nous formulons depuis peu est que, comme les dislocations dans le réseau cristallin, les disconnexions gouvernent le couplage migration-cisaillement des joints de grains et donc, potentiellement la déformation plastique des nano-cristaux. Le problème est cependant très complexe à cause du plus grand nombre de degrés de liberté d'un joint comparé à un cristal parfait. Nous avons déjà montré qu'un joint de grain donné pouvait avoir plusieurs "facteurs de couplage", (l'équivalent d'un vecteur de Burgers pour un réseau cristallin). Et que ce facteur de couplage, qui caractérise la migration-cisaillement, semble expliquer la proéminence de ce mode de formation sur le glissement aux joint ou la rotation de grain par exemple. Il semblerait aussi que tous ces modes de déformation puissent être expliqués en terme de disconnexion, ce qui en ferait une sorte de théorie unifiée des mouvements de joints de grains. A la diffusion-près. References [1] F. Mompiou, M. Legros, D. Caillard, Pour La Science 370 (2008) 82. [2] F. Mompiou, Bulletin de L’Union Des Physiciens 879 (2005) 125. [3] A. Rajabzadeh, F. Mompiou, M. Legros, and N. Combe, Elementary Mechanisms of Shear-Coupled Grain Boundary Migration, Physical Review Letters, 110, (2013) 265507 [4] A. Rajabzadeh, "Etude expérimentale et théorique de la migration de joints de grains, couplée à un cisaillement", Thesis of Université Paul Sabatier, Toulouse, Dec 2013. [5] N. Combe, F. Mompiou, M. Legros - Physical Review Materials, 1, (2017) 033605 [6] A.Rajabzadeh, F.Mompiou, S.Lartigue-Korinek, N.Combe, M.Legros, D.A.Molodov, Acta Materialia, 77 (2014), 223

Mardi 05 Juin 2018
Roy L. Johnston
School of Chemistry, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham B15 2TT, United Kingdom
Computational Study of Free and Oxide-Supported Au-Rh and Pd-Ir Nanocatalysts
As most chemical reactions happen on surfaces, nanoparticles are ideal for heterogeneous catalysis due to their optimal surface to volume ratio. Alloying two metals can furthermore improve catalytic performance by increasing selectivity, activity or resistance to poisoning due to electronic or geometric effects. Tuning nanoalloy morphology may even enhance catalytic properties by controlling reactivity and/or selectivity. The properties of nanoparticles are also under the influence of a substrate in real world applications. Hence, an accurate description of nanocluster-support interaction is important in nanoalloy catalysis applications and can be achieved by atomistic modelling based on first principle electronic structure calculations. We will present recent studies of fcc-Au-Rh [1-4] and Pd-Ir [5,6] nanoalloys supported on TiO2(110). In experimental studies, TiO2 has been used as a substrate because it has well defined single phase nanorods (which are suitable for structural analysis) and it is a reducible oxide (which can act as an oxygen reservoir and enhance the catalytic activity) [1]. We have studied the relative stabilities of different chemical ordering arrangements of the Au-Rh and Pd-Ir nanoalloys, for a range of compositions [2,5], and how these are influenced by the TiO2 substrate [4,6]. The effect of chemical ordering and the substrate on the strength of adsorption of small adsorbates such as H2, O2 and CO will be discussed [3,4]. References 1.   Z. Konuspayeva, P. Afanasiev, T.S. Nguyen, L. Di Felice, F. Morfin, N.T. Nguyen, J. Nelayah, C. Ricolleau, Z.Y. Li, J. Yuan, G. Berhault and L. Piccolo, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 28112–28120 (2015). 2. L. Piccolo, Z. Y. Li, I. Demiroglu, F. Moyon, Z. Konuspayeva, G. Berhault, P. Afanasiev, W. Lefebvre, J. Yuan and R. L. Johnston, Sci. Rep. 6, 35226 (2016). 3. I. Demiroglu, Z. Y. Li, L. Piccolo and R. L. Johnston, Cat. Sci. Technol. 6, 6916–6931 (2016). 4. I. Demiroglu, Z. Y. Li, L. Piccolo and R. L. Johnston, Comput. Theor. Chem. 1107, 142–151 (2017). 5. T.-E Fan, I. Demiroglu, H. A. Hussein, T.-D. Liu and R. L. Johnston, Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 27090–27098 (2017). 6. I. Demiroglu, T.-E Fan, Z. Y. Li, J. Yuan, T.-D. Liu, L. Piccolo and R. L. Johnston, Faraday Discussions DOI: 10.1039/C7FD00213K (2018).

Jeudi 07 Juin 2018
Fabrice Brunet
Institut des Sciences de la Terre de Grenoble (ISTerre)
Université Grenoble Alpes/USMB/CNRS/IRD/IFSTTAR
Hydrogen and Nano-Magnetite Synthesis from Ferrous Wastes based on a Geo-inspired Process
It is now well-established that H2 can be produced according to abiotic redox processes in specific geological settings where rock-forming iron-bearing minerals (silicates) interact with seawater [1]. Geoscientists have shown that the thermodynamic force that leads to the oxidation of ferrous iron contained in these silicates is sufficient to achieve water splitting at a few hundreds of °C. This geochemical reaction has been extensively studied in the laboratory and the influence of pH, T, P, mineral grain size on its kinetics is now relatively well-understood. We have transferred the knowledge acquired on geological H2 production to the hydrothermal oxidation of industrial ferrous wastes (mainly from the steel industry) in view of developing an industrial process [2]. The hydrogen economy hardly takes off and we quickly realized that the value of the process does not rely on the H2 product of the hydrothermal process but rather in its magnetite (Fe3O4) by-product. Indeed, detailed inspection of the solid products shows that magnetite crystallized in the form of nanocrystals with sizes from a few tenths of nm to a few hundreds of nm depending of the starting waste material. During my presentation, I will first introduce the abiotic (geological) processes which lead to the production of hydrogen. Then I will describe the proof of concept of the geo-inspired process that we developed in order to produce nano-magnetite from industrial ferrous wastes. Finally, I will draw a general picture of the applications and potential markets for this nano-structured iron oxide, focusing on environmental applications. [1] Charlou, J.-L., Donval, J.P., Fouquet, Y., Jean-Baptiste, P., Holm, N. (2002) Geochemistry of high H2 and CH4 vent fluids issuing from ultramafic rocks at the Rainbow hydrothermal field (36°14N, MAR), Chemical Geology, 191 (4), 345­-359. [2] Crouzet, C., Brunet, F., Recham, N., Auzende, A.-L., Findling, N., Magnin, V., Ferrasse, J.-H., Goffé, B. (2017) Hydrothermal steel slag valorization. Part II: hydrogen and nano-magnetite production. Front. Earth Sci. https://doi.org/10.3389/feart.2017.00086

Lundi 25 Juin 2018
Hisato Yasumatsu
Cluster Research Laboratory, Toyota Technological Institute: In East Tokyo Laboratory, Genesis Research Institute, Inc., Ichikawa, Chiba 272-0001, Japan
Low-temperature catalysis of electron donation owing to strong electronic interaction between platinum cluster and silicon substrate
It has been found that O2 molecules are dissociated on a Pt cluster disk bound to a Si substrate, PtN/Si (N=10-60), at lower temperature by 150 K [1,2] than on the Pt(111) single-crystal surface [3], resulting in low-temperature CO oxidation. Considering the O2 dissociation is driven by electron transfer to anti-bonding molecular orbitals of O2, the cluster acts as a highly-efficient electron donor. Indeed, it has been found in our STM observation that electrons are accumulated at the sub-nano interface between PtN and the Si substrate [4,5] owing to strong electronic cluster-surface interaction. In this presentation, low-temperature dissociation of NO on the cluster disk is reported to show the universality of this cluster as well as in connection with catalytic NO reduction, which is indispensable to clean environment in use of combustion engines particularly at high air-to-fuel ratios (lean combustion) having high fuel efficiency but substantial nitrogen oxides, NOx, at low temperature. The size-selected cluster disks were prepared by cluster-impact [6] of size-selected cluster ions. The initiation temperature of the NO reduction was measured by means of temperature-programed desorption (TPD) of N2 produced, while its turnover-rate (TOR) by continuous gas-flow reactions [7]. It was observed that the NO reduction proceeds on PtN/Si at lower temperature by 70 K than on the Pt(100) single-crystal surface [8]. Its rate-determining step was found to be the NO dissociation, so that it is reliable that the NO dissociation on PtN/Si takes place at the lower temperature. Furthermore, the TOR measurements show high chemical selectivity such that only N2 but neither N2O nor NO2 are produced even with excess O2, mimicking the exhaust gas of the lean combustion. It is concluded that the low-temperature catalysis of electron donation by PtN/Si has been demonstrated universally, considering the NO dissociation is also driven by the electron transfer to the anti-bonding molecular orbitals of NO. The resulting N adsorbates are combined each other to be N2 with high efficiency, but combination between NO and N/O adsorbates are negligible. It is promising that this activity derives from the accumulated electrons. [1] H. Yasumatsu, Encyclopedia of Interfacial Chemistry: Surface Science and Electrochemistry, ed. Klaus Wandelt (Editor-in-Chief), Elsevier, in press (2018); Book ISBN: 9780128097397. [2] H. Yasumatsu and N. Fukui, J. Phys. Chem. C 119, 11217 (2015). [3] J. Yoshinobu and M. Kawai, J. Chem. Phys. 103, 3220 (1995). [4] H. Yasumatsu, T. Hayakawa and T. Kondow, Chem. Phys. Lett. 487, 279 (2010). [5] H. Yasumatsu, P. Murugan and Y. Kawazoe, Phys. Stat. Solidi B 6, 1193 (2012). [6] H. Yasumatsu and T. Kondow, Rep. Prog. Phys. 66, 1783 (2003). [7] H. Yasumatsu and N. Fukui, Catal. Sci. Technol. 6, 6910 (2016). [8] Y. Ohno et al. Chem. Phys. Lett. 373, 161 (2003).

Jeudi 28 Juin 2018
Andreas J. Heinrich
Director, Center for Quantum Nanoscience, Institute for Basic Science, Seoul Department of Physics, Ewha Womans University, Seoul, Korea
Quantum Nanoscience: Atoms on Surfaces
The scanning tunneling microscope is an amazing tool because of its atomic-scale spatial resolution. This can be combined with the use of low temperatures, culminating in precise atom manipulation and spectroscopy with microvolt energy resolution. In this talk we will apply these techniques to the investigation of the quantum spin properties of magnetic atoms sitting on thin insulating films. We will start our exploration with the understanding of the quantum spin states (also called the magnetic states) of these adsorbates. To measure these states, we combined scanning tunneling with x-ray absorption spectroscopy and found amazing agreement of those vastly different techniques (Science 2014, PRL 2015). Next, we will investigate the lifetimes of excited states. Surprisingly, we find lifetimes that vary from nanoseconds to hours, a truly amazing consequence of the quantum states of different adsorbates. Finally, we will explore the superposition of quantum states which is inherent to spin resonance techniques. We recently demonstrated the use of electron spin resonance on single Fe atoms on MgO (Science 2015). This technique combines the power of STM of atomic-scale spectroscopy with the unprecedented energy resolution of spin resonance techniques, which is about 10,000 times better than normal spectroscopy.

Jeudi 12 Juillet 2018
Dr. Cyrille Monnereau
Ecole Normale Supérieure de Lyon
Fluorescent Polymers with nonlinear absorption properties: their photophysics, fate in living organisms and use as selective probes for biomolecules
The lecture will focus on the making of chromophores with optimized spectroscopic properties to be used as two-photon fluorescent probes for biomedical applications. More specifically, we will focus on their molecular engineering and design, their subsequent integration into water soluble, biocompatible polymeric objects, and some preliminary imaging studies in and ex vivo. We will show that modifications of the polymer structure with cationic groups can lead to a consistent enhancement of their affinity towards biomacromolecules, and illustrate the benefits of this approach for selective recognition of various proteins and DNA sequences.

Jeudi 19 Juillet 2018
Abdelkader Kara
Department of Physics, University of Central Florida
Interface Characteristics of Organic Materials on Metal Surfaces
Extended materials consisting of organic molecules fall between ‘hard’ and ‘soft’ materials categories with promising novel and useful functionalities. Their growth through self-assembly is, however, not well understood due to the lacking of a detailed understanding of an accurate account of different operative forces, which are responsible for the assembly of materials with varying physical/chemical properties. I will present results of a detailed computational study of the adsorption of selected groups of organic molecules on metal surfaces with varying geometries and elemental composition. The targeted systems have the potential to serve as efficient devices for solar energy harvesting and for solid-state lighting. The computational studies use both standard density functional theory (DFT) as well as exploiting the self-consistent inclusion of dispersive forces (Van der Waals interactions), with the aim of obtaining the effects of dispersive forces and their dependence on the surface chemical properties. I will present the results on how the interface characteristics between the organic materials and metal surfaces change with the characteristics of molecules, the degree of reactivity, as well as the geometry of the surfaces [1-5]. The results obtained for the adsorption of acenes, thiols and other molecules with CN groups on several transition metal surfaces (Au, Ag, Cu, Ni, Pd, Pt and Rh) will be presented. * Work supported by a DOE grant No DE-FG02-11ER16243. [1] K. Muller et al, J. Phys. Chem C 116, 23465 (2012) [2] H. Yildirim and A. Kara J. Phys. Chem C 117, 2893 (2013) [3] H. Yildirim, T. Greber and A. Kara J. Phys. Chem C 117, 20572 (2013) [4] W. Malone, J. Matos and A. Kara, Surf. Sci. 669, 121 (2018) [5] W. Malone, H. Yildirim, J. Matos and A. Kara, J. Phys. Chem. C, 121, 6090 (2017)

Jeudi 06 Septembre 2018
Christian Brandl
Institute for Applied Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Eggenstein-Leopoldshafen, Germany
Advanced engineering materials with tailored functionality at the nanoscale: Insights from computer simulations & nanoscale experiments
In advanced engineering materials the state of microstructure determines the materials behaviour during synthesis and during operation in devices. Especially strength and deformation in metals depend on the state and evolution of the microstructure, which constitutes the spatial arangment of materials defects from the atomic-scale defect core structure to the mesoscale defect morphology. The focus of the talk will be on the emergence of novel thermomechanical behaviour by microstructure processes focusing on defect nucleation and defect migration at the nanoscale. The synergies of molecular dynamics (MD) simulations and experimental work are highlighted for the notch-insensitive deformation behaviour of gold nanowires, stress-driven grain boundary migration and self-healing gold nanoparticles. The aspect of defect nucleation is discussed in context of flaw-insensitivity of Au nanowires. The predicted local deformation behaviour at the flaws and the underlying deformation mechanisms from MD simulations are validated by simulation-inspired nanomechanical testing complemented by (high-resolution) transmission electron microscopy. The combined approach allowed to deduce the origin of unique defect structures as a result of dislocation nucleation, grain boundary (GB) formation and accompanied stress-driven GB migration. The role of GB migration during plastic deformation is further evaluated in context of traditional GB migration at high temperature. The transition from a “diffusive” mobility regime at high temperatures to a pinning-depinning (“yield”) GB mobility regime is illustrated for different GBs. The underlying mechanisms are the nucleation and/or migration of disconnections in the interface. The simulations reveal, moreover, the same operating atomistic mechanisms, although the emerging kinetic signatures (mobility) change. The implications are analysed in context of failure suppression by GB motion in extreme environments, the associated structural ingredients for mobile GBs and a mesoscale GB mobility model for a multiscale modelling approach. The role of surface steps (in analogy to the above interface disconnections) will be considered for the novel self-healing mechanisms of deformed gold nanoparticles. The detailed mechanisms, kinetic regimes and the structural prerequisites are deduced from the size- dependent mechanical behaviour and the kinetic mismatch of possible diffusion pathways on the nanoparticle surface. I will conclude with the discussion on how computer simulations allow to deduce and predict guiding principles to tailor materials with defect-dominated properties.

Vendredi 14 Septembre 2018
Mathieu MAILLARD
Laboratoire Multimatériaux et Interfaces, UMR CNRS 5615, Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, France
Matériaux sous champ électrique, de la photo-électrochimie plasmonique à l’électromouillage
Applied electric field is a powerful tool to probe chemistry of materials. Two examples are described: electrochemistry under light exposure to understand plasmonic effect between mesoporous semiconductor and metallic nanoparticles1 and surface chemistry observed under electrowetting2. Photo-electrochemistry is performed on three different composites: TiO2-Ag, Fe2O3-Ag and WO3-Ag, synthesized by evaporation Induced Self-Assembly (EISA) sol gel method and we observed charge transfers at the semiconductor interface. Electrowetting is observed polarizing dielectric and hydrophobic materials, and is used to measure surface charge density at the interface between materials and an electrolyte. We demonstrate for example that controlling pH from electrolyte induces a reversible modification of hydrophobic properties from coatings. 1. N. Couzon, et.al. . Electrochemical Observation of the Plasmonic Effect in Photochromic Ag Nanoparticle Filled Mesoporous TiO2 Films. J. Phys. Chem. C 2017, 121 (40), 22147–22155. 2. G. Bonfante et. al. . Polarization Mechanisms of Dielectric Materials at a Binary Liquid Interface: Impacts on Electrowetting Actuation. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (44), 30139–30146.

Jeudi 27 Septembre 2018
Lutz Hammer
Solid State Physics, Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg, Germany
Monatomic Transition-Metal-Oxide Chains Grown on Ir and Pt: A New Class of Hybrid Material
In modern heterogeneous catalysis, metal-oxide composite materials, i.e. combinations of transition metal oxides (TMOs) and noble-metals at the nanometer scale, are known to exhibit extraordinary performance for a variety of low temperature catalytic oxidation reactions such as e.g. carbon monoxide conversion. A detailed characterization of the metal/oxide interfaces on the atomic level, however, is rarely possible due to the inaccessibility of nanoparticles for standard surface science techniques. For that model systems grown under well-defined conditions on single crystal surfaces have to be studied. When sub-monolayer amounts of 3d transition metals (TM = Mn, Fe, Co, Ni) being either deposited on (or dissolved in) Ir(100) or Pt(100) surfaces are annealed in oxygen they form a dense and highly ordered array of TMO2 chains with a monatomic metal core [1]. The oxide chains can be completely reduced under H2 or CO flux leading to a 2-dimensionally ordered Ir2TM or Pt2TM surface alloy, respectively [2]. Conversely, for some systems the oxide wires can also be further oxidized towards TMO3 chains even under UHV conditions using strong oxidants such as NO2 [2]. The chemical and structural transitions are fully reversible so that the systems can be switched back and forth using the respective agents O2, NO2 and H2. Thus, these highly ordered structures might serve as ideal model systems to study various redox reactions at metal-oxide hybrid catalysts with crystallographic precision. The presentation focuses on the growth, geometrical structure, energetics and reactivity of these systems investigated experimentally by quantitative LEED-IV analyses, STM, TPD, and XPS, as well as theoretically by DFT. [1] P. Ferstl et al., Phys. Rev. Lett. 117 (2016) 046101 [2] P. Ferstl et al., Phys. Rev. B 96 (2017) 085407

Jeudi 04 Octobre 2018
Boris Le Guennic
nstitut des Sciences Chimiques de Rennes, UMR CNRS 6226 Université de Rennes 1, 263 Av. du Général Leclerc, 35042 Cedex Rennes, France
Ab initio calculations of lanthanide complexes: from single molecule magnets to circularly polarized luminescence
Complexes containing trivalent lanthanide ions are of great interest in numerous fields due to their specific spectroscopic and magnetic characteristics. In particular, they can give rise to single molecule magnets (SMM) with slow magnetic relaxation, uniaxial magnetic anisotropy and high-energy barrier to the reversal of the magnetic moment. These features originate from the subtle interplay between the spin-orbit coupling and the crystal field interaction created by the ligands surrounding the lanthanide ion. Few general rules for building SMM have been formulated to date but no fundamental magneto-structural relationship explaining the behavior of lanthanide-based SMM has been proposed yet. To this end, and in addition to experimental evidences (SQUID magnetometry, EPR spectroscopy, polarized neutron diffraction...) ab initio calculations (SA-CASSCF/PT2/SI- SO) are one of the most appropriate theoretical tools to get reliable insights into the electronic structure of these compounds. Herein, the recent elucidation of the magnetic behavior of several lanthanide-based complexes is reported.[1] The limits of this computational approach is discussed. Finally, recent advances in the calculations of circularly polarized luminescence (CPL) and paramagnetic NMR (pNMR) in lanthanide complexes are also presented. [1] a) T. T. da Cunha, J. Jung, M.-E. Boulon, G. Campo, F. Pointillart, C. L. M. Pereira, B. Le Guennic, O. Cador, K. Bernot, F. Pineider, S. Golhen, L. Ouahab J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16332. b) F. Pointillart, B. Le Guennic, O. Cador, O. Maury, L. Ouahab, Acc. Chem. Res., 2015, 48, 2834. c) J.-K. Ou-Yang, N. Saleh, G. Fernandez Garcia, L. Norel, F. Pointillart, T. Guizouarn, O. Cador, F. Totti, L. Ouahab, J. Crassous, B. Le Guennic Chem. Commun. 2016, 52, 14474. d) F. Pointillart, O. Cador, B. Le Guennic, L. Ouahab Coord. Chem. Rev. 2017, 346, 150. e) M. Xémard, A. Jaoul, M. Cordier, F. Molton, O. Cador, B. Le Guennic, C. Duboc, O. Maury, C. Clavaguéra, G. Nocton Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 4266. f) L. Norel, L. E. Darago, B. Le Guennic, K. Chakarawet, M. I. Gonzalez, J. H. Olshansky, S. Rigaut, J. R. Long Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1933.

Mercredi 10 Octobre 2018
Jean-François Nierengarten
Laboratoire de Chimie des Matériaux Moléculaires, Université de Strasbourg
Le pillar[5]arène comme charpente pour le développement de nanomatériaux photo- et électro-actifs
Tout comme les calixarènes et les cyclotrivératrylènes, les pillararènes sont des composés macrocycliques constitués de groupements aromatiques reliées entre eux par des ponts méthylènes. La différence entre ces trois familles de composés macrocycliques est liée à la position relative des deux groupements CH2 de chacun des cycles aromatiques : ortho pour les cyclotrivératrylènes, méta pour les calixarènes et para pour les pillararènes. A l’état solide, le pillar[5]arène adopte une conformation en pentagone régulier et, en raison de l’analogie de forme avec une colonne (pillar en anglais), le nom de pillar[n]arènes a été donné à cette nouvelle famille de composés macrocycliques, où n représente le nombre d’unités aromatiques constituant le macrocycle. Cette molécule cyclique possède 5 bras fonctionnalisables sur chacune de ses deux faces permettant donc le greffage de 10 entités périphériques. Dans ce contexte, notre équipe a par exemple exploité les pillar[5]arènes pour la construction de nanomatériaux ayant des propriétés mésomorphes.[1] Notre équipe a également utilisé le cœur pillar[5]arène pour l’élaboration de glycoclusters comportant de 10 à 20 sucres périphériques.[2] La très grande affinité de ces composés pour différentes lectines bactériennes ouvre de nouvelles perspectives pour le développement d’agents antibactériens par une stratégie anti-adhésive. Plus récemment, nous avons préparé des molécules photo- et électro-actives à partir d’une charpente pillar[5]arène.[3] Ces derniers résultats vont être présentés. [1] (a) I. Nierengarten, S. Guerra, M. Holler, J.-F. Nierengarten, R. Deschenaux, Chem. Commun. 2012, 48, 8072-8074. (b) I. Nierengarten, S. Guerra, H. Ben Aziza, M. Holler, R. Abidi, J. Barberá, R. Deschenaux, J.-F. Nierengarten, Chem. Eur. J. 2016, 22, 6185-6189. [2] (a) S. P. Vincent, K. Buffet, I. Nierengarten, A. Imberty, J.-F. Nierengarten, Chem. Eur. J. 2016, 22, 88-92. (b) K. Buffet, I. Nierengarten, N. Galanos, E. Gillon, M. Holler, A. Imberty, S. E. Matthews, S. Vidal, S. P. Vincent, J.-F. Nierengarten, Chem. Eur. J. 2016, 22, 2955-2963. [3] (a) T. M. N. Trinh, I. Nierengarten, H. Ben Aziza, E. Meichsner, M. Holler, M. Chessé, R. Abidi, C. Bijani, Y. Koppel, E. Maisonhaute, B. Delavaux-Nicot, J.-F. Nierengarten, Chem. Eur. J. 2017, 23, 11011-11021. (b) B. Delavaux-Nicot, H. Ben Aziza, I. Nierengarten, T. M. N. Trinh, E. Meichsner, M. Chessé, M. Holler, R. Abadi, E. Maisonhaute, J.-F. Nierengarten, Chem. Eur. J. 2018, 24, 133-140. (c) M. Steffenhagen, A. Latus, T. M. N. Trinh, I. Nierengarten, I. T. Lucas, S. Joiret, J. Landoulsi, B. Delavaux-Nicot, J.-F. Nierengarten, E. Maisonhaute, Chem. Eur. J. 2018, sous presse.

Vendredi 12 Octobre 2018
Klaus Müllen
Max Planck Institute for Polymer Research, Mainz, Germany
Fédération des Sciences Chimiques de Marseille
Carbon Nanostructures by Design – the Future is not Black
Technologies depend upon materials, and these must be made by someone. It is the chemist who knows best how to do it. The present talk targets carbon materials.These are of immense practical importance, for example in energy technologies, but are often known as structurally ill-defined, “black stuff” such as soot. Graphenes and graphene nanoribbons (GNRs), their geometrical cut-outs, are new additions to the carbon family which are widely praised as multifunctional wonder materials and playgrounds for physicists. Above all, they are exciting targets for chemical synthesis, and chemistry must take on this challenge. We approach graphene fabrication in two steps. “Top-down” protocols such as electrochemical exfoliation from graphite are mentioned only briefly. In the “bottom- up” precision synthesis of GNRs, repetitive aryl-aryl coupling and Diels-Alder cycloaddition in solution are shown to afford branched polyphenylene polymers which serve as precursors for perfectly “graphitized”, solution-processable GNRs as long as 600 nm. An alternative on-surface synthesis utilizes immobilization of suitable monomers and in-situ STM-control of the polymerization to secure structural perfection even for such giant molecules. It is a synthetic breakthrough towards GNRs which leads to new materials science. Even if not described in detail, exciting examples should be highlighted such as topological insulators and quantum computing. Beyond electronics and spintronics, synthesis opens yet another world. Thus, GNRs are synthesized from twisted 3D- polyphenylene macromolecules as precursors. These dendrimers form drug delivery vehicles, passing the blood-brain barrier, and dendrimer-virus assemblies, allowing DNA transfection. Nature Chem. 2014, 6, 126; Nature 2016, 531, 489; Science 2016, 351, 957; Nat. Rev. Chem. 2017, 2, 0100; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 9483; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 16454; Nature 2018, 557, 691; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 11233; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3532; ibid. 6240; ibid. 7803; ibid. 9104; Nature 2018, 560, 209..