Jacques Maddaluno, Directeur de l'Institut de Chimie du CNRS, Alexandre Legris, Directeur adjoint scientifique en charge des sections 11 et 15 et Fabrice Cocheteux, Chef du service de la politique immobilière étaient en visite ce lundi 3 juillet à l'IMN. Après une présentation générale de l'unité par son directeur Florent Boucher, Michaël Paris, correspondant des personnels IT, a présenté l'organisation du plateau technique. S'en sont suivies les présentations des thématiques de recherche pour chacune des 5 équipes que compose l'IMN.

A l'issue du déjeuner, place à la partie équipements avec respectivement visite des plateaux Microscopie Electronique en Transmission (MET) & double faisceau (FIB), des Laboratoires Communs DEFIER & IMNBlueLab, projet démonstrateur Mott IA et bancs tests pour piles à combustibles et électrolyseurs.

Les procédés de microfiltration et d'ultrafiltration sont largement utilisés dans l'industrie du traitement des eaux usées ainsi que pour la séparation de biomolécules valorisables pour de nombreuses applications industrielles. Les nouveaux modèles de membranes de filtration présentent des structures de pores complexes en 3D, une couche sélective de quelques dizaines ou centaines de nanomètres et, dans de nombreux cas, un certain nombre de pores borgnes (dead-end), ce qui représente un défi majeur en matière de caractérisation. Une visualisation directe des détails à l'échelle nanométrique de la structure poreuse 3D des membranes de filtration a été réalisée par une équipe de chercheurs de l'Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN) et du Laboratoire de Génie des Procédés pour l'Environnement et l'Alimentation (GEPEA) en utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB) et à faisceau d'ions focalisé (FIB) 3D. L'article, publié dans le Journal of Membrane Science, a été sélectionné comme Editor’s Choice Article for March, 2022.

Récemment, les procédés de microfiltration (MF) et d'ultrafiltration (UF) ont été adaptés à la valorisation des microalgues, où la séparation et la récupération des lipides, des protéines et d'autres biomolécules sont réalisées au moyen d'une filtration utilisant des membranes polymères nanoporeuses. Généralement, l'analyse par microscopie électronique à balayage (MEB) est utilisée pour visualiser la structure des pores de ces membranes, mais elle présente des limites lorsqu'il s'agit de déterminer la couche sélective ou de quantifier le nombre de pores qui participent réellement au processus de filtration, car l’identification des pores borgnes et fermés nécessite une visualisation de l'intérieur des matériaux en fonction de la profondeur.
Dans ce manuscrit, des méthodes pour identifier les paramètres structurels clés de la couche sélective des membranes (épaisseur, porosité et diamètre des pores) et pour estimer le pourcentage de pores borgnes (dead-end) communiquant avec la surface de la membrane mais ne la traversant pas sont présentées. Deux membranes commerciales et largement utilisées, une d’UF en polyacrylonitrile (PAN) UF et une de MF en polyéthersulfone (PES) sont étudiées et, ce travail met en évidence les caractéristiques structurelles déterminant leurs performances de filtration en utilisant le MEB couplé à un FIB à faibles doses d'électrons pour produire des reconstructions 3D avec une résolution allant jusqu'à 5 nm. En outre, les données obtenues indiquent que les modèles largement utilisés tels que l'équation de Hagen-Poiseuille sont insuffisants pour décrire pleinement les membranes asymétriques définies par la présence d'une fine couche sélective. Ce travail ouvre la possibilité de fournir des informations détaillées, utiles non seulement pour décrire de nouvelles membranes de filtration, mais aussi comme données d'entrée pour des modèles prédictifs plus complets basés sur l'échelle nanométrique.

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Référence : Determination of the key structural factors affecting permeability and selectivity of PAN and PES polymeric filtration membranes using 3D FIB/SEM
Helene Roberge, Philippe Moreau, Estelle Couallier, Patricia Abellan
Journal of Membrane Science 653, 120530, 2022
Disponible en ligne depuis le 1er avril 2022

Figure ( TOC figure de l'article ; son utilisation non commerciale ne nécessite pas l'autorisation d'Elsevier) :

Depuis un demi-siècle, la révolution des technologies de l’information est intimement associée au développement de l’ordinateur. Les ordinateurs sont construits selon une architecture qui n’est pas optimisée pour les tâches d’Intelligence Artificielle (IA) destinées à traiter des données massives (« Big Data »), qui génèrent une forte consommation d’énergie.

Les architectures alternatives actuellement étudiées se basent sur un réseau hardware de neurones et synapses artificiels inspiré du cerveau potentiellement 10000 fois plus économe en énergie.

Dans ce cadre, des chercheurs de l’Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN, CNRS / Nantes Université) ont découvert une nouvelle propriété dans des matériaux innovants, les isolants de Mott.

Grâce au soutien du dispositif pari scientifique Région Pays de la Loire (projet NEURO-MOTT 2014-2020), ces mêmes chercheurs ont pu réaliser le premier démonstrateur miniaturisé de neurones de Mott en couche mince.

Ces travaux, protégés par plusieurs brevets, ont alors ouvert la voie à la réalisation d’un réseau de neurones artificiels totalement innovant. Le projet « Mott-IA », ambitieux projet décliné sur 6 années pour un montant total de 2,9 M€, a été labellisé par la région des Pays de la Loire dans le cadre de l’appel à projet démonstrateur, avec un financement à hauteur de 1,3 M€ pour la première phase du projet.

Nom du projet : Mott-IA
Démonstrateur de réseau de neurones hardware à base d’isolants de Mott pour une intelligence artificielle économe en énergie

Contact : Laurent Cario, Directeur de recherche à l’Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel, (IMN, CNRS/Nantes Université) - Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

« Mott-IA » : Projet de l’AAP ligérien « Démonstrateurs académiques de recherche » qui vise à créer dans les 6 ans un démonstrateur de réseau de neurones et synapses artificiels entièrement à base d’isolants de Mott, partant de la conception aux tests en passant par la réalisation et la modélisation. Ce programme « Mott-IA », porté par le CNRS et Nantes Université, et soutenu par la SATT Ouest-Valorisation, a pour finalité la réduction de la consommation énergétique des ordinateurs en créant une nouvelle architecture de composants dédiée à l’IA.

A l’heure où de plus en plus d’objets ont besoin de toujours plus d’énergie pour fonctionner, l’usage de matériaux d’électrode organiques pour le stockage électrochimique de l’énergie constitue une alternative crédible pour réduire l’impact environnemental et le coût des batteries électriques. Pour répondre à cette problématique, la technologie dite "Li-ion" est particulièrement prometteuse et étudiée. Des chercheurs de l’Institut de la Matière Condensée et des Nanosciences (IMCN, Université Catholique de Louvain) et de l’Institut des Matériaux Jean Rouxel (IMN, Université de Nantes/CNRS) ont développé une approche innovante ouvrant la voie au développement de batteries Li-ion "éco-conçus". Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Materials.

Retrouver l'article complet sur l'espace communication de l'Université de Nantes

Contact local :

Philippe Poizot, Professeur Université de Nantes

Références :

Article : Conjugated sulfonamides as a new class of organic lithium-ion positive electrodes
Jiande Wang, Alae Eddine Lakraychi, Xuelian Liu, Louis Sieuw, Christian Morari, Philippe Poizot, Alexandru Vlad
Nature Materials – November 2020 (9:4401 | DOI: 10.1038/s41467-018-06708-x).

Dans La Méthode Scientifique sur France Culture : Quels sont les enjeux liés à l’augmentation de l’utilisation de l’hydrogène ? Quels sont les moyens de production de cette molécule, et comment peut-on envisager la distribuer et la stocker en fonction des besoins, dans le cadre de la transition écologique ? Une émission où l'on retrouve entre autres Olivier JOUBERT (IMN, Nantes), Joeffrey TOURNEUR (ISCR, Rennes) et Christel LABERTY-ROBERT (LCMCP).

Retrouver l'interview sur le site de France Culture.

Contact local :

Olivier Joubert, Professeur Université de Nantes

L’H2 n’est pas une source d’énergie mais un “vecteur énergétique”.
Il doit être produit puis stocké avant d’être utilisé.
• Crédits : picture alliance - Getty

Un pas de plus vers la transition énergétique. Trois équipes de recherche françaises de l’Université de Paris (LEM) et de l’Université de Nantes (IMN et CEISAM) ont développé une cellule photo-électrochimique innovante qui permet, grâce à l’énergie solaire et une électrode, de transformer le CO2 en monoxyde de carbone.

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Contact local :

Nicolas Barreau, Maître de Conférences Université de Nantes

Références :

Article : Photocathode functionalized with a molecular cobalt catalyst for selective CO2 reduction in water
P. B. Pati, E. Boutin, R. Wang, S. Diring, S. Jobic, N. Barreau, F. Odobel, M. Robert
Nature Commun. 2020, 11, 3499 (doi: 10.1038/s41467-020-17125-4)

Brevet : "Device for solar light driven CO2 reduction in water"
Déposé le 21 Février 2020, n° EP20158741
Robert, M.; Boutin, E.; Odobel, F.; Pati, P. B.; Barreau, N.

En visite officielle dans les Pays de la Loire, les jeudi 22 et vendredi 23 octobre dernier, Madame Frédérique Vidal, ministre de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation était vendredi à Nantes. Retour sur sa visite à l'IMN.

De plus en plus utilisées par les nouvelles technologies (smartphones, tablettes,…), les batteries "Li-ion" (lithium-ion actuel) s’avèrent aussi de plus en plus gourmandes en ressources pour fonctionner. Des chercheurs nantais de l’Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN - Université de Nantes/CNRS) et du Laboratoire de Glycochimie, des antimicrobiens et des agroressources (CNRS/Université de Picardie Jules Verne) ont découvert un moyen inédit d’augmenter l’énergie de ces batteries grâce à l’ajout de magnésium. Ces résultats, publiés dans Nature Communications, pourraient permettre le développement de nouvelles batteries à faible impact environnemental et plus compétitives par rapport aux batteries Li-ion actuelles.

Philippe Poizot, Professeur de l'Université de Nantes

Sources CNRS - Institut de Chimie : http://www.cnrs.fr/inc/communication/direct_labos/poizot.htm

Lire le communiqué de presse de l'Université de Nantes

De nombreuses molécules sont tellement réactives chimiquement qu'elles n'existent que des fractions de seconde.
Des exemples en sont les "azafullerenes", des molécules de carbone en forme de ballon de football d’une taille approximative d’un nanomètre.