Matériaux / Nanomatériaux et Environnement

Responsable : Daniel Ferry

Présentation

L’activité de l’équipe porte sur l’étude multi-échelle de la morphologie, de la structure et de la réactivité de solides nanostructurés, en utilisant des méthodes analytiques couplant imagerie et spectroscopies à l’échelle atomique et moléculaire.

De nature interdisciplinaire, les travaux de l’équipe bénéficient des multiples compétences de ses membres, chercheurs et enseignants-chercheurs en physique, physico-chimie, sciences des matériaux, géologie et minéralogie.

Nous développons des programmes de recherche dans de nombreux domaines, incluant notamment :

  • les géomatériaux (argiles, serpentines, ciments, roches-mères d’hydrocarbures, etc.) les biominéraux (coquilles de mollusque, tests de foraminifères, etc.) autour de problématiques liées à leur formation et leur évolution temporelle.
  • Les solides environnementaux, tels que les glaces et les aérosols (aérosols carbonés, aérosols marins, etc.), de notre environnement proche (terre, atmosphère, océans) ou lointain (système solaire, espace interstellaire), en relation avec leurs impacts atmosphériques (radiatifs, chimiques).
Matériau/nanomatériaux et environnement 1
Nanoporosité d’une roche mère d’hydrocarbures matrice organique, à gauche - réseau poreux
Matériau/nanomatériaux et environnement
Membrane organique de la couche prismatique de la coquille de pinna nobilis
Matériau/nanomatériaux et environnement 2
Cénosphère issue de la combustion incomplète de fioul lourd de bateaux
Matériau/nanomatériaux et environnement 3
Agrégat de suie carbonée émis par une turbine aéronautique
  • Les matériaux du patrimoine, en lien avec les problématiques archéologiques et de restauration, et conservation des biens et des sites culturels (pierres, mortiers, pigments, pétroglyphes, métaux, etc.).
Matériau/nanomatériaux et environnement 4
Pétroglyphe (Le sorcier) de la Vallée des Merveilles (06)
Matériau/nanomatériaux et environnement 5
Fresque de ND des Fontaines (La Brigue, 06)

Publications

2020

Quantifying the Extent of Ligand Incorporation and the Effect on Properties of TiO 2 Thin Films Grown by Atomic Layer Deposition Using an Alkoxide or an Alkylamide

Maxime Dufond, Maïmouna Diouf, Clémence Badie, Carine Laffon, Philippe Parent, Daniel Ferry, David Grosso, Jacques Kools, Simon Elliott, Lionel Santinacci

Chemistry of Materials 32:1393-1407 (2020)10.1021/acs.chemmater.9b03621

Functionalized geopolymer foams for cesium removal from liquid nuclear waste

S. Petlitckaia, Y. Barre, T. Piallat, O. Grauby, Daniel Ferry, A. Poulesquen

Journal of Cleaner Production 269 (2020)10.1016/j.jclepro.2020.122400

2019

Yellowing of laser-cleaned artworks: Formation of residual hydrocarbon compounds after Nd:YAG laser cleaning of gypsum plates covered by lamp black

Jérémie Berthonneau, Philippe Parent, Olivier Grauby, Daniel Ferry, Carine Laffon, Alain Colombini, Blandine Courtois, Philippe Bromblet

Journal of Cultural Heritage 39:57-65 (2019)10.1016/j.culher.2019.02.014

Fougerite: the not so simple progenitor of the first cells

Simon Duval, Frauke Baymann, Barbara Schoepp-Cothenet, Fabienne Trolard, Guilhem Bourrie, Olivier Grauby, Elbert Branscomb, Michael Russell, Wolfgang Nitschke

Interface Focus 9:20190063 (2019)10.1098/rsfs.2019.0063

Aircraft and MiniCAST soot at the nanoscale

Iman Marhaba, Daniel Ferry, Carine Laffon, Thomas Regier, F.-X Ouf, Ph. Parent

Combustion and Flame 204:278-289 (2019)10.1016/j.combustflame.2019.03.018

Un ustensile à fond perforé et dépôt carbonaté dans un contexte domestique du Bronze final sur le Parc Logistique de l'Aube : la question d'un usage de la chaux

Marion Saurel, Monnier Alexandre, Vincent Riquier, O. Grauby

Bulletin de l'Association pour la promotion des recherches sur l'Âge de bronze 17:59-67 (2019)

Soil organo-mineral associations formed by co-precipitation of Fe, Si and Al in presence of organic ligands

Wuhib Zewde Tamrat, Jérôme Rose, Olivier Grauby, Emmanuel Doelsch, Clément Levard, Perrine Chaurand, Isabelle Basile-Doelsch

Geochimica et Cosmochimica Acta 260:15-28 (2019)10.1016/j.gca.2019.05.043

2018

Mesoscale structure, mechanics, and transport properties of source rocks’ organic pore networks

Jérémie Berthonneau, Amaël Obliger, Pierre-Louis Valdenaire, Olivier Grauby, Daniel Ferry, Damien Chaudanson, Pierre Levitz, Jae Jin Kim, Franz-Josef Ulm, Roland J.-M. Pellenq

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 115:12365-12370 (2018)10.1073/pnas.1808402115

Flow supercritical synthesis of brucite and magnesian T-O, T-O-T phyllosilicates : an opportunity to tune the structure with the solvent composition

Marie Claverie, François Martin, Christel Carême, Christophe Le Roux, Pierre Micoud, Olivier Grauby, Cyril Aymonier

Clay Minerals 53:497-503 (2018)10.1180/clm.2018.36

Water adsorption by a sensitive calibrated gold plasmonic nanosensor

Benjamin Demirdjian, Frédéric Bedu, Alain Ranguis, Igor Ozerov, Claude Henry

Langmuir 34:5381-5385 (2018)10.1021/acs.langmuir.8b00040

Influence of crystal structure defects on the small-angle neutron scattering/diffraction patterns of clay-rich porous media

Eric Ferrage, Fabien Hubert, Alain Baronnet, Olivier Grauby, Emmanuel Tertre, Alfred Delville, Isabelle Bihannic, Dimitri Prêt, Laurent Michot, Pierre Levitz

Journal of Applied Crystallography 51:1311-1322 (2018)10.1107/S160057671801052X

Goethite, a tailor-made host for the critical metal scandium: The FexSc(1-x)OOH solid solution

C. Levard, D. Borschneck, O. Grauby, Jérôme Rose, J-P Ambrosi

Geochemical Perspectives Letters 9:16-20 (2018)10.7185/geochemlet.1832

Study of the TiC{1-x} – TiO2 reactive interface

F. Réjasse, G. Trolliard, J. Léchelle, O. Rapaud, O. Grauby, H. Khodja, Pierre Carles

Acta Materialia 146:225-236 (2018)10.1016/j.actamat.2017.12.055

Composition and molecular scale structure of nanophases formed by precipitation of biotite weathering products

Wuhib Zewde Tamrat, Jérôme Rose, Olivier Grauby, Emmanuel Doelsch, Clément Levard, Perrine Chaurand, Isabelle Basile-Doelsch

Geochimica et Cosmochimica Acta 229:53-64 (2018)

2017

Crystal-chemistry control of the mechanical properties of 2:1 clay minerals

Jérémie Berthonneau, Christian G. Hoover, O. Grauby, Alain Baronnet, Roland J.-M. Pellenq, Franz-Josef Ulm

Applied Clay Science 143:387-398 (2017)10.1016/J.clay.2017.04.010

The MERMOSE project: Characterization of particulate matter emissions of a commercial aircraft engine

David Delhaye, François-Xavier Ouf, Daniel Ferry, Ismael K. Ortega, Olivier Penanhoat, Samuel Peillon, Francois Salm, Xavier Vancassel, Cristian Focsa, Cornelia Irimiea, Nadine Harivel, Bruno Perez, Etienne Quinton, Jérôme Yon, Daniel Gaffie

Journal of Aerosol Science 105:48-63 (2017)10.1016/j.jaerosci.2016.11.018

Dynamics of Suspended Sediments during a Dry Season and Their Consequences on Metal Transportation in a Coral Reef Lagoon Impacted by Mining Activities, New Caledonia

Jean-Michel Fernandez, Jean-Dominique Meunier, Sylvain Ouillon, Benjamin Moreton, Pascal Douillet, Olivier Grauby

Water 9:338 (2017)10.3390/w9050338

Effect of phytoliths for mitigating water stress in durum wheat

Jean-Dominique Meunier, Doris Barboni, Muhammad Anwar-Ul-Haq, Clement Levard, Perrine Chaurand, Vladimir Vidal, Olivier Grauby, Roland Huc, Isabelle Laffont-Schwob, Jacques Rabier, Catherine Keller

New Phytologist 215:229-239 (2017)10.1111/nph.14554

Post-depositional evolution over a time scale of 1 million years of eastern Mediterranean organic-rich and organic-poor sediments: new insights on the debromination and layer-silicate markers

Anne Murat, Daniel Beaufort, Benoît Hebert, François Baudin, Stefano Bernasconi, Emmanuelle Ducassou, Céline Lelievre, Emmanuel Poizot, Maximilien Mathian, Olivier Grauby

Bulletin de la Société Géologique de France 188:21 (2017)10.1051/bsgf/2017183

Chameleonic Dye Adapts to Various Environments Shining on Macrocycles or Peptide and Polysaccharide Aggregates

Hang Yin, Frédéric Dumur, Yiming Niu, Mehmet M. Ayhan, O. Grauby, Wei Liu, Chunming Wang, Didier Siri, Roselyne Rosas, Alain Tonetto, Didier Gigmes, Ruibing Wang, David Bardelang, Olivier Ouari

ACS Applied Materials & Interfaces 9:33220-33228 (2017)10.1021/acsami.7b06634

2016

Evolution of organo-clay composites with respect to thermal maturity in type II organic-rich source rocks

Jérémie Berthonneau, O. Grauby, Muhannad Abuhaikal, Roland J.-M. Pellenq, Franz J. Ulm, Henri van Damme

Geochimica et Cosmochimica Acta 195:68-83 (2016)10.1016/j.gca.2016.09.008

The spalling decay of building bioclastic limestones of Provence (South East of France): From clay minerals swelling to hydric dilation

Jérémie Berthonneau, Philippe Bromblet, Fabien Cherblanc, Eric Ferrage, Jean-Marc Vallet, Olivier Grauby

Journal of Cultural Heritage 17:53-60 (2016)10.1016/j.culher.2015.05.004

Soot optical properties determined by analyzing extinction spectra in the visible near-UV: Toward an optical speciation according to constituents and structure

A. Bescond, J. Yon, F. -X. Ouf, C. Rozé, A. Coppalle, P. Parent, Daniel Ferry, C. Laffon

Journal of Aerosol Science 101:118-132 (2016)10.1016/j.jaerosci.2016.08.001

In situ Raman microspectroscopic analysis of soot samples with different organic carbon content: Structural changes during heating

M. N. Ess, Daniel Ferry, E. D. Kireeva, R. Niessner, F. -X. Ouf, N. P. Ivleva

Carbon 105:572-585 (2016)10.1016/j.carbon.2016.04.056

An alternative model for the formation of hydrous Mg/Ni layer silicates ('deweylite'/'garnierite') in faulted peridotites of New Caledonia: I. Texture and mineralogy of a paragenetic succession of silicate infillings

Emmanuel Fritsch, Farid Juillot, Gabrielle Dublet, Lionel Fonteneau, Dick Fandeur, Etienne Martin, Laurent Caner, Anne-Line Auzende, Olivier Grauby, Daniel Beaufort

European Journal of Mineralogy 28:295-311 (2016)10.1127/ejm/2015/0027-2503

Characterisation of suspended particulate matter in the Rhone River: insights into analogue selection

Danielle L. Slomberg, Patrick Ollivier, Olivier Radakovitch, Nicole Baran, Nicole Sani-Kast, Helene Miche, Daniel Borschneck, Olivier Grauby, Auguste Bruchet, Martin Scheringer, Jérôme Labille

Environmental Chemistry 13:804-815 (2016)10.1071/EN15065

Financement

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

Les travaux de l’équipe utilisent des financements de partenaires institutionnels (Agence Nationale de la Recherche, CNRS, Aix-Marseille Université AMU, Massachusetts Institute of Technology, Office national d'études et de recherches aérospatiales, Délégation Générale de l’Armement) et de partenaires industriels (Royal Dutch Shell, Schlumberger, Total SA, Safran).

Équipements

Les techniques expérimentales utilisées sont principalement :

  • les microscopies électroniques MEB (EDX) et MET (EDX, tomographie électronique),
  • les spectroscopies électroniques (XPS, UPS, NEXAFS)
  • les spectroscopies photoniques (FTIR, µFTIR, FT-RAIRS, spectroscopies UV-Vis, nanoplasmonique)
  • la diffraction des rayons X (DRX)

-> liens vers des fiches de présentation de l’appareillage instrumental SUMO, de la tomographie électronique, de la spectroscopie IR, de la plasmonique et des simulations FDTD.

L’équipe dispose également d’équipements pour la synthèse hydrothermale (matériaux…) et utilise la plate-forme technologique de nano-fabrication PLANETE (nano-plasmonique).

Collaborations

National

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

 

International

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

Brevets

Internationaux

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

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

 

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

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

 

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

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

 

Nationaux

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

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

 

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

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

 

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

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

 

  • Mini-impacteur pour la collecte de matière

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

 

  • Logiciel Soot Expert

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