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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

2024

Ablation rate in limestone cave walls or monuments linked to bat guano. From in situ measurements in the Azé cave (Monts du Mâconnais, France) to laboratory modelling

Lionel Barriquand, Vasile Heresanu, Olivier Grauby, Philippe Audra, Laurent Bruxelles, Didier Cailhol

Journal of Materials Science and Chemical Engineering 12:33-53 (2024)10.4236/msce.2024.1212003

Fossil biocalcite remains open to isotopic exchange with seawater for tens of millions of years

Deyanira Cisneros-Lazaro, Arthur Adams, Jarosław Stolarski, Sylvain Bernard, Damien Daval, Alain Baronnet, Olivier Grauby, Lukas P Baumgartner, Torsten Vennemann, Jo Moore, Claudia Baumgartner, Cristina Martin Olmos, Stéphane Escrig, Anders Meibom

Scientific Reports 14:24933 (2024)10.1038/s41598-024-75588-7

Nanoplasmonic sensing to study CO and oxygen adsorption and CO oxidation on size-selected Pt10 clusters

Benjamin Demirdjian, Mykhailo Vaidulych, Igor Ozerov, F. Bedu, Stefan Vajda, Claude R Henry

Nanoscale 16:20968-20976 (2024)10.1039/D4NR02682A

Plasmonic sensing: FDTD calculations to interpret experimental LSPR water adsorption isotherms

Benjamin Demirdjian, Igor Ozerov, F. Bedu, Alain Ranguis, Claude R Henry

Chemical Physics Letters 837:141063 (2024)10.1016/j.cplett.2023.141063

Opal Synthesis: Toward Geologically Relevant Conditions

Simon Gouzy, Benjamin Rondeau, Vassilissa Vinogradoff, Boris Chauviré, Marie-Vanessa Coulet, Olivier Grauby, Hélène Terrisse, John Carter

Minerals 14 (2024)10.3390/min14100969

Impact of inner hydrophobicity of dendrimer nanomicelles on biodistribution: a PET imaging study

Tom Roussel, Twiany Cruz-Dubois, Beatrice Louis, Erik Laurini, Ling Ding, Laure Balasse, Vincent Nail, Françoise Dignat‐george, Suzanne Giorgio, Sabrina Pricl, Benjamin Guillet, Philippe Garrigue, Ling Peng

Journal of materials chemistry‎ B (2024)10.1039/D4TB01266F

Insight into the Internal Structure of High-Performance Multicore Magnetic Nanoparticles Used in Cancer Thermotherapy

Tom Roussel, Daniel Ferry, Artemis Kosta, Dalila Miele, Giuseppina Sandri, Felista Tansi-Lemnyui, Frank Steiniger, Paul Southern, Quentin Pankhurst, Ling Peng, Suzanne Giorgio

ACS Materials Au (2024)

Impact of tip curvature and edge rounding on the plasmonic properties of gold nanorods and their silver-coated counterparts

Charles Vernier, Hervé Portalès

The Journal of Chemical Physics 161:124711 (2024)10.1063/5.0228434

2023

Characterizing the Water Forming Reaction on Graphite and Ceria Supported Palladium Nanoparticles and Nanoislands by the Work Function

Baptiste Chatelain, Ali El Barraj, Carine Laffon, Philippe Parent, Clemens Barth

Journal of Physical Chemistry C 127:5731-5742 (2023)10.1021/acs.jpcc.2c08447

Methanol on the rocks: green rust transformation promotes the oxidation of methane

Orion Farr, Nil Gaudu, Gregoire Danger, Michael Russell, Daniel Ferry, Wolfgang Nitschke, Simon Duval

Journal of the Royal Society Interface 20:20230386 (2023)10.1098/rsif.2023.0386

Habit planes of climbing and gliding dislocations in TiAl determined in three dimensions by electron tomography

Jean-Philippe Monchoux, Daniel Ferry

Scripta Materialia 236:115679 (2023)10.1016/j.scriptamat.2023.115679

Physicochemical Characterization of Aerosols in the Coastal Zone: Evidence of Persistent Carbon Soot in the Marine Atmospheric Boundary Layer (MABL) Background

Philippe Parent, Carine Laffon, Victor Trillaud, Olivier Grauby, Daniel Ferry, Alix Limoges, Tathy Missamou, Jacques Piazzola

Atmosphere 14:291 (2023)10.3390/atmos14020291

Synthesis and antimicrobial testing of 5‐fluorouracil derivatives

Mrunal Patil, Krykun Serhii, Frédéric Garzino, Quentin Gobert, Suzanne Giorgio, Jean‐manuel Raimundo, Jean‐michel Bolla, Michel Camplo

Archiv der Pharmazie / Chemistry in Life Sciences 356 (2023)10.1002/ardp.202300103

Enhanced UV Light‐Emission of Zinc‐Phosphate‐Hydrate Hydrothermally‐Grown on Cu Metal Substrates for Opto‐Electronic Applications

Yuting Spiegelhoff, Filip Zemajtis, Elaheh Kheirandish, Olivier Grauby, Daniel Ferry, Roland J.‐m. Pellenq, Konstantin Sobolev, Nikolai Kouklin

Advanced Electronic Materials (2023)10.1002/aelm.202300272

Sensitivity of Localized Surface Plasmon Resonance and Acoustic Vibrations to Edge Rounding in Silver Nanocubes

Charles Vernier, Lucien Saviot, Yinan Fan, Alexa Courty, Hervé Portalès

ACS Nano 17:20462 (2023)10.1021/acsnano.3c06990

2022

Impact of washing cycles on the performances of face masks

Augustin Charvet, Nathalie Bardin-Monnier, Dominique Thomas, Olivier Dufaud, Marielle Pfrimmer, Mathieu Barrault, Soleiman Bourrous, Victor Mocho, François-Xavier Ouf, Stéphane Poirier, Laurence Jeanmichel, César Segovia, Daniel Ferry, Olivier Grauby

Journal of Aerosol Science 160:105914 (2022)10.1016/j.jaerosci.2021.105914

Amorphous-to-crystal transition in the layer-by-layer growth of bivalve shell prisms

Julien Duboisset, Patrick Ferrand, Arthur Baroni, Tilman Grünewald, Hamadou Dicko, Olivier Grauby, Jeremie Vidal-Dupiol, Denis Saulnier, Gilles Le Moullac, Martin Rosenthal, Manfred Burghammer, Julius Nouet, Corinne Chevallard, Alain Baronnet, Virginie Chamard

Acta Biomaterialia 142:194-207 (2022)10.1016/j.actbio.2022.01.024

KI and TEDA influences towards the retention of radiotoxic CH3I by activated carbons

H. Lin, M. Chebbi, C. Monsanglant-Louvet, B. Marcillaud, A. Roynette, D. Doizi, P. Parent, C. Laffon, O. Grauby, Daniel Ferry

Journal of Hazardous Materials 431:128548 (2022)10.1016/j.jhazmat.2022.128548

Detection of incipient aqueous alteration in carbonaceous chondrites

L. Kramer Ruggiu, B. Devouard, J. Gattacceca, L. Bonal, H. Leroux, J. Eschrig, D. Borschneck, A. King, P. Beck, Y. Marrocchi, V. Debaille, R. D. Hanna, Olivier Grauby

Geochimica et Cosmochimica Acta 336:308-331 (2022)10.1016/j.gca.2022.09.020

2021

A Magnetic Geothermometer in Moderately Buried Shales

Charles Aubourg, Myriam Kars, Jean-Pierre Pozzi, Martin Mazurek, O. Grauby

Minerals 11 (2021)10.3390/min11090957

Nanoscale Accessible Porosity as a Key Parameter Depicting the Topological Evolution of Organic Porous Networks

Jeremie Berthonneau, Olivier Grauby, Isabelle Jolivet, François Gelin, Nicolas Chanut, Yann Magnin, Roland J.-M. Pellenq, Daniel Ferry

Langmuir (2021)10.1021/acs.langmuir.0c03519

CO and O2 Adsorption and CO Oxidation on Pt Nanoparticles by Indirect Nanoplasmonic Sensing

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

ACS Omega 6:13398-13405 (2021)10.1021/acsomega.1c01487

An ionizable supramolecular dendrimer nanosystem for effective siRNA delivery with a favorable safety profile

Dinesh Dhumal, Wenjun Lan, Ling Ding, Yifan Jiang, Zhenbin Lyu, Erik Laurini, Domenico Marson, Aura Tintaru, Nelson Dusetti, Suzanne Giorgio, Juan Lucio Iovanna, Sabrina Pricl, Ling Peng

Nano Research (2021)10.1007/s12274-020-3216-8

Continuous wave laser thermal restoration of oxidized lead-based pigments in mural paintings

Victor de Seauve, Vincent Detalle, Alexandre Semerok, Sébastien Aze, O. Grauby, Sophie Bosonnet, Kevin Ginestar, Jean-Marc Vallet

Applied Physics B - Laser and Optics (2021)10.1007/s00340-021-07702-w

Laboratory-based sticking coefficients for ices on a variety of small-grain analogues

C. Laffon, Daniel Ferry, O. Grauby, P. Parent

Nature Astronomy (2021)10.1038/s41550-020-01288-7

Quantification and prediction of water uptake by soot deposited on ventilation filters during fire events

Laura Lintis, François-Xavier Ouf, Philippe Parent, Daniel Ferry, Carine Laffon, Cécile Vallières

Journal of Hazardous Materials 123916 (2021)10.1016/j.jhazmat.2020.123916

A fast one-pot synthesize of crystalline anglesite by hydrothermal synthesis for environmental assessment on pure phase

Matthias Monneron--Gyurits, Emmanuel Joussein, Alexandra Courtin- Nomade, O. Grauby, Erwan Paineau, Solenn Reguer, Marilyne Soubrand

Environmental Science and Pollution Research (2021)10.1007/s11356-021-17011-6

Direct dating of brittle extensional deformation contemporaneous of Neogene exhumation of the internal zones of the Rif Chain

Philippe Münch, Jacinthe Caillaud, Patrick Monie, O. Grauby, Michel Corsini, Julia Ricci, Adrien Romagny, Melody Philippon, Bruno Lanson, Ali Azdimousa, Abdelkhalak Ben Moussa, Nicolas Olivier Arnaud

Tectonophysics 807:228800 (2021)10.1016/j.tecto.2021.228800

Role of cations on the dissolution mechanism of kaolinite in high alkaline media

Noel Essey N'Guessan, Emmanuel Joussein, Alexandra Courtin-Nomade, Erwan Paineau, Marilyne Soubrand, Olivier Grauby, Valentin Robin, Coelho Diogo Cristina, Delphine Vantelon, Pascale Launois, Patrice Fondanèche, Sylvie Rossignol, Nathalie Texier-Mandoki, Xavier Bourbon

Applied Clay Science 205:106037 (2021)10.1016/j.clay.2021.106037

Influence of Meteorological Conditions and Aerosol Properties on the COVID-19 Contamination of the Population in Coastal and Continental Areas in France: Study of Offshore and Onshore Winds

Jacques Piazzola, William Bruch, Christelle Desnues, Philippe Parent, Christophe Yohia, Elisa Canepa

Atmosphere 12:523 (2021)10.3390/atmos12040523

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

Techniques et dispositifs expérimentaux

Chambre ultravide SUrface MOléculaire (SUMO) équipée :
  • d'un spectromètre XPS (PSP Vacuum Resolve 120) disposant de deux sources de rayons X: Mg et Al kα
  • d'un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (Jasco 6300V)  sous vide, en mode réflexion (FT-RAIRS)
  • d'un spectromètre de masse quadrupolaire (HIDEN ; HALO 201 RC)
  • d'une source d'atome ECR
  • de sources d'irradiation UV (λ=110nm), visible (Xe ; 1000 W) et X
  • d'une chambre de préparation/transfert d'échantillons équipée d'un système de chauffage et d'introduction de gaz
  • d'un porte-échantillon refroidi (T<20K)
Spectromètre infrarouge  à transformée de Fourier (Bruker, VERTEX 70)
  • gamme spectrale 80-6000cm-1 ;  (détecteurs DLaTGS et MCT)
  • mode de travail: transmission, réflexion spéculaire, réflexion diffuse et réflexion totale atténuée
  • ATR simple reflexion : MIRacle™ (PIKE ; cristal Ge ; 585-5000cm-1)  et Quest (SPECAC  ; Diamant monolithique ; 80-6000cm-1)
  • DRIFTS: Praying Mantis ( Harrick) équipé d'une chambre haute température (Tmax=910°C) et pression variable (P=133mPa-133kPa)
  • accessoire polyvalent Seagull™ (Harrick) à angle d'incidence variable (5°-85°) : mode ATR(Ge) / DRIFTS / Reflexion spéculaire
Micro-spectromètre Raman (Renishaw, inVia Reflex)
  • microscope confocal (Leica DM2500M) équipé d'objectifs x5 (N.A.=0.12), x20 (N.A.=0.4), x50 (N.A.=0.75) et x100 (N.A.=0.85)
  • laser He-Ne (λ=633nm) ; filtre de rejection (Raman shift >50cm-1) ; réseaux 1200 et 1800 lignes/mm
  • diode laser (λ=785nm) ; filtre de réjection (Raman shift >100cm-1) ; réseau 1200 lignes/mm
  • polarisation du faisceau laser incident et/ou du signal Raman
  • platine XYZ motorisée (Δx,y=100nm) pour la cartographie

 

L’équipe dispose d’équipements pour la synthèse hydrothermale (matériaux…) et utilise également:

Collaborations

Nationales

  • 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)

 

Internationales

  • 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)

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