Présentation des activités du laboratoire

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Besoins scientifiques et techniques auxquels répondent nos recherches

Demandes sociétales auxquelles répondent nos recherches

Présentation des activités du laboratoire

La Science des Surfaces est un domaine scientifique apparu à la fin des années 1960, qui s'est rapidement développé dans les années 1970 et qui est bien établi et bien structuré depuis le milieu des années 1980. La communauté se réunit dans des grands congrès internationaux (ICSS, ECOSS, ECASIA), et dispose de revues scientifiques telles que Surface Science, Applied Surface Science, Surface and Interface Analysis. Du point de vue des applications, après avoir été longtemps associée essentiellement à la catalyse et à la microélectronique, la science des surfaces trouve maintenant des applications dans des domaines variés : la corrosion, l'adhésion, la tribologie, les biomatériaux.

Le Laboratoire de Physico-Chimie des Surfaces (LPCS) a été l'un des pionniers en Science des Surfaces (c'est le premier laboratoire français a s'être équipé d'un diffractomètre d'électrons lents pour l'étude de surfaces, et l'un des premiers  équipé en spectroscopie Auger). C'est aussi l'un des pionniers ayant abordé le domaine de la corrosion avec une approche de type Science des Surfaces.

Les recherches menées au LPCS appartiennent principalement aux domaines de la Chimie des Surfaces, de l'Electrochimie des Surfaces et de la Corrosion. Des recherches sur de nouveaux alliages métalliques de microstructure contrôlée complètent les activités du LPCS.

Les objectifs du LPCS sont de comprendre et maîtriser les relations entre la structure et la composition chimique de métaux et alliages et de leurs surfaces et les propriétés des interfaces métal/gaz et métal/liquide, de l'échelle nanométrique aux propriétés macroscopiques, avec des applications dans les domaines des matériaux et de l'énergie.

Le LPCS développe des recherches sur plusieurs thématiques :

1 – nanostructure et réactivité des surfaces métalliques et oxydées (responsables: P.Marcus, V. Maurice)

2 – électrochimie des surfaces et corrosion (vieillissement et durabilité des matériaux) (responsable : P. Marcus),

3 – bio-interfaces : adsorption de biomolécules, biofilms, biocompatibilité, biomatériaux (responsables : I. Frateur, A. Galtayries),

4 – modélisation et simulation de la structure et des propriétés des surfaces (responsable : D. Costa, B. Diawara),

5 – ingéniérie des surfaces (traitements de surface et revêtements) (responsable : K. Ogle),

6 – microstructure et propriétés des alliages métalliques fonctionnels (responsables : P. Vermaut).  

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Besoins scientifiques et techniques auxquels répondent nos recherches

Nos recherches répondent au besoin de maîtriser les propriétés superficielles macroscopiques des matériaux par le contrôle de leur composition chimique et de leur structure à différentes échelles : microstructure, nanostructure, structure atomique et moléculaire.

Lorsque l'on vise à accroître la durée de vie d'un matériau en interaction avec l'environnement, les défauts de structure superficielle à l'échelle nanométrique deviennent importants car ils déclenchent des phénomènes de dégradation avec des temps d'incubation plus longs que les défauts de plus grande taille.

Lorsque des systèmes sont de plus en plus miniaturisés (microélectronique, MEMS par exemple), l'intégrité de ces systèmes n'est assurée que si la stabilité chimique des composants est assurée à l'échelle spatiale appropriée. Ainsi par exemple le développement d'interconnections en cuivre de taille de plus en plus réduite dans les composants électroniques a pour conséquence que la perte de métal par corrosion doit être limitée à l'échelle nanométrique. On entre dans le domaine de la "nanocorrosion".

D'autres exemples de problématiques situés en aval de nos recherches sont significatifs :

-         dans l'aéronautique, l'augmentation de la température de fonctionnement des moteurs d'avion (problème des barrières thermiques)

-         dans l'automobile, la diminution du poids des matériaux métalliques

-         les matériaux pour applications médicales (en particulier les biomatériaux)

-         les matériaux pour la production et le stockage de l'énergie

Le LPCS développe des recherches fondamentales sur les matériaux métalliques et leurs surfaces qui doivent permettre, sur la base de la compréhension des relations structure-propriétés et des mécanismes des réactions superficielles et interfaciales, de répondre aux besoins exprimés ci-dessus.

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Demandes sociétales auxquelles répondent nos recherches

Nos recherches répondent à une forte demande sociétale de développement durable. En effet la durabilité des matériaux en est une composante majeure, et nos recherches contribuent à comprendre et maîtriser le vieillissement des matériaux. Une autre demande sociétale à laquelle répondent nos recherches est celle de matériaux respectueux de l'environnement. En effet la surface est le lieu privilégié de l'interaction des matériaux avec l'environnement, et la compatibilité avec la protection de l'environnement est incontestablement un enjeu sociétal. Nos recherches sur les matériaux pour la médecine, les matériaux et traitements de surface non polluants (tant en ce qui concerne les procédés que les produits), les matériaux structuraux légers pour les économies d'énergie (automobile, aéronautique), et les matériaux pour la production d'énergie et pour le stockage de l'énergie s'inscrivent parfaitement dans ce contexte.

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Laboratoire de Physico-Chimie des Surfaces

Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - 11 rue Pierre et Marie Curie - 75231 Paris cedex

Tél : +33 1 44 27 67 38 - Fax : +33 1 46 34 07 53