Matériaux Nanolamellaires & 2D

Les activités de recherche de l'axe Nanolamellaire et matériaux 2D sont consacrées à :

i) la croissance de monocristaux de composés nanolamellaires, en particulier les phases MAX, par croissance en solution à haute température afin d'obtenir des cristaux macroscopiques de haute qualité ;

ii) la synthèse de carbures et nitrures de métaux de transition 2D (MXènes) par des procédés de gravure chimique humide ou à sel fondu ;

iii) la croissance d'hétérostructures de films ultra-minces de sulfure métallique 2D à l'aide de procédés de dépôt par couches atomiques/moléculaires afin de permettre la mise à l'échelle et le contrôle de l'épaisseur à l'échelle nanométrique.

Dans le contexte de la synthèse des MXènes, nous nous concentrons sur l'adaptation et le contrôle des groupes fonctionnels de surface, à la fois directement pendant la gravure et par modification post-synthétique. En ce qui concerne les sulfures métalliques 2D, nos recherches visent à acquérir une compréhension détaillée des mécanismes chimiques et structurels qui régissent les étapes clés de la synthèse, afin de permettre un meilleur contrôle de la composition atomique, de la cristallinité et des propriétés électroniques des hétérostructures en couches ultrafines obtenues.

Une partie importante de nos recherches s'appuie sur des installations instrumentales à grande échelle pour étudier les propriétés structurelles, électroniques et chimiques intrinsèques des matériaux nanolamellaires et 2D. Nous utilisons largement les mesures ARPES sur des monocristaux de phase MAX, combinées à des calculs DFT, pour étudier en détail leur structure de bande électronique. La technique XAFS est employée pour résoudre l'environnement de coordination local et les états d'oxydation au sein des phases MAX, des MXènes et des sulfures 2D, tandis que les techniques XPS et XPS de bande de valence sont utilisées pour surveiller les transformations chimiques de surface dans les MXènes sous atmosphères contrôlées ou stimuli externes. En ce qui concerne la synthèse ALD/MLD, nous utilisons un réacteur dédié qui permet une analyse optique in situ (ellipsométrie) et une analyse chimique (analyse des gaz résiduels), ainsi que des études in situ par rayons X synchrotron (XRF, XAFS, XRR, XRD). Les techniques d'analyse en laboratoire (TEM, XRD, XRF, spectroscopie Raman, XPS) sont régulièrement utilisées pour établir des corrélations entre la structure et les propriétés.