STIMuli-responsive ELASTOmers based on photoactive cross-linkers

From March 2025 to March 2029

Coordinator Laboratory of the project : Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)

Coordinator : Franck CAMEREL

IMN Coordinator of the project : Sandrine PERRUCHAS CR CNRS (équipe MIOPS)

Partners :
Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle de Sorbonne Université (SIMM)

Persons of IMN involved :
Michael PARIS (IR UNIV), Jean-Yves MEVELLEC (IR CNRS)

Total Financing : 420 k€ with 109 k€ for IMN

Materials displaying luminescence properties that can be switched in response to external stimuli are of great interest in the fields of sensors, information storage and anti-counterfeiting... Liquid crystal elastomers (LCEs), based on polymerizable liquid-crystal molecules and crosslinkers, are an interesting class of polymer materials capable of undergoing large-scale deformation under the effect of mechanical stress or temperature change.

The integration of luminescent mechanochromic compounds into LCEs should enable the development of mechanochromic luminescent materials that are highly sensitive to mechanical forces.

The aim of this project is therefore to use mechanochromic cross-linkers to develop this type of material, whose luminescence properties will be sensitive to mechanical stress as well as temperature.

To this end, polymerizable mechanochromic copper complexes will be studied. Photothermal crosslinkers based on polymerizable dithiolene complexes will also be used to develop mechanochromic and photoactive materials. The dithiolene complexes will convert NIR light into heat, inducing isotropization and hence contraction of the elastomer, thus modifying the luminescence properties of the mechanochromic compound.

STIMuli-responsive ELASTOmers based on photoactive cross-linkers

Elastomères stimulables à base de réticulants photoactifs

English version

De Mars 2025 jusqu’à Mars 2029

Laboratoire coordinateur du projet : Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR)

Son coordinateur : Franck CAMEREL

Coordinateur IMN du projet : Sandrine PERRUCHAS CR CNRS (équipe MIOPS)

Partenaires :
Laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle de Sorbonne Université (SIMM)

Personnels IMN impliqués :
Michael PARIS (IR UNIV), Jean-Yves MEVELLEC (IR CNRS)

Financement total : 420 k€  dont 109 k€ pour l’ IMN

Les matériaux présentant des propriétés de luminescence commutables en réponse à des stimuli externes sont d'un grand intérêt dans le domaine des capteurs mais également dans celui du stockage d’information ou de la lutte contre la contrefaçon...

Les élastomères à cristaux liquides (LCEs), composés de molécules cristal-liquide polymérisables et d'agents réticulants, constituent une classe intéressante de matériaux polymères.

Ils sont capables de subir de grandes déformations sous l'effet d'une contrainte mécanique ou d'un changement de température. Ainsi, l'intégration de composés mécanochromes luminescents au sein de LCEs devrait permettre le développement de matériaux luminescents mécanochromes très sensibles aux forces mécaniques.

L'objectif de ce projet est donc d'utiliser des réticulants mécanochromes pour développer ce type de matériaux. Leurs propriétés de luminescence seront sensibles aux contraintes mécaniques mais aussi à la température. Pour celà des complexes de cuivre polymérisables et mécanochromes seront étudiés. Afin de développer des matériaux mécanochromes et photoactifs, des réticulants photothermiques seront utilisés. Ils seront basés sur des complexes dithiolène polymérisables.Les complexes dithiolène permettront de convertir la lumière NIR en chaleur. L’effet de la chaleur pourra alors entrainer une contraction de l'élastomère. Ces changements induiront ainsi une modification des propriétés de luminescence du composé mécanochrome.

Gas Diffusion Photoelectrodes with Backside Solar Light Illumination for Small Molecules Capture and Catalytic Reduction

Oct 2024 – Sept 2028

Coordinator Laboratory of the project : Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM)

Coordinator of the project : Julien BONIN (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.)

IMN Coordinator of the Project: Nicolas BARREAU PR UNIV (MIOPS team)

Persons of IMN involved :
Eric GAUTRON (IR CNRS), Lionel ASSMAN (Tech UNIV)

Total Financing: 860 567 € with 120 310 € for IMN

The aim of the GASPER project is to develop and fully characterize a new concept of gas diffusion photoelectrodes with backside illumination for CO2 conversion under solar light. To this end, we will take advantage of a very recent discovery by one of our partners that has made backside illumination of a CIGS solar cell possible (patent pending). We will then implement this device by adding a porous layer to the front of the photoelectrode into which we will insert a molecular catalyst. Several investigation tools will be employed, including fast time-resolved spectroscopy, to understand the elementary phenomena at play in the photoelectrode. At the same time, the data collected will be used to feed a multi-physics model simulating the transfer and transport steps and the associated kinetics, in order to optimize the photoelectrode structure by inverse design. Finally, the catalytic properties of the photoelectrode thus developed will be studied in detail for CO2 conversion.

Gas Diffusion Photoelectrodes with Backside Solar Light Illumination for Small Molecules Capture and Catalytic Reduction

English Version

Oct 2024 – Sept 2028

Laboratoire coordinateur du projet : Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM)

Son coordinateur : Julien BONIN (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.)

Coordinateur IMN du projet : Nicolas BARREAU PR UNIV (équipe MIOPS)

Personnels IMN impliqués :
Eric GAUTRON (IR CNRS), Lionel ASSMAN (Tech UNIV)

Financement total: 860 567 €  dont 120 310 € pour l’ IMN

L'objectif du projet GASPER est l’élaboration et la complète caractérisation d'un nouveau concept de photoélectrodes à diffusion de gaz. Ces photoelectrodes seront avec illumination en face arrière pour la conversion du CO2 sous lumière solaire. Pour cela, nous mettrons à profit une très récente découverte d'un de nos partenaires. Ce dernier a rendu possible l'illumination en face arrière d'une cellule solaire CIGS (brevet en cours de dépôt). Nous implémenterons ce dispositif en ajoutant une couche poreuse en face avant de la photoélectrode. Dans celle-ci nous insèrerons un catalyseur moléculaire. Plusieurs outils d'investigations seront employés comme la spectroscopie rapide résolue en temps afin de comprendre les phénomènes élémentaires en jeu dans la photoélectrode. En parallèle, les données récoltées permettront d'alimenter un modèle multi-physique. Ce dernier simulera les étapes de transfert et de transport mais également les cinétiques associées afin d’optimiser la structure de la photoélectrode par design inversé. Les propriétés catalytiques pour la conversion du CO2 de la photoélectrode ainsi élaborée seront enfin étudiées dans le détail pour être optimisées.

Artificial Intelligence assisted design of Unclonable High-Entropy Phosphors

From 01/02/2025 to 31/01/2029

IMN coordinator of the project : Romain GAUTIER (MIOPS team)

Partners : IRCELYON (UMR 5256 CNRS/ Univ. Lyon1)

Persons of IMN involved : Florian MASSUYEAU (IR CNRS),

Total financing : 418 k€ with 238 k€ for IMN

Confidential summary !

Please, contact Romain GAUTIER for further information.

Projet AI Unclon

Artificial Intelligence assisted design of Unclonable High-Entropy Phosphors

Du 01/02/2025 au 31/01/2029

 English Version

Coordinateur du projet : Romain GAUTIER

Partenaires : IRCELYON (UMR 5256 CNRS/ Univ. Lyon1)

Personnels IMN impliqués : Florian MASSUYEAU (IR CNRS),

Financement total : 418 k€ dont 238 k€ pour l’IMN

Résumé Confidentiel !

Contactez Romain GAUTIER si vous souhaitez obtenir des renseignements.

Visible-light Photocatalysis with Ambipolar layered CHAlcogenides for Solar fuel generation

Photocatalyse sous irradiation visible avec des CHAlcogénures lamellaires ambipolaires pour la production de carburants Solaires

English version

01 Janvier 2025 – 31 Décembre 2029

Coordinateur du projet : Maria Teresa CALDES CR-CNRS (équipe MIOPS)

Partenaires :
ISCR (UMR 6226 CNRS/Univ. Rennes 1, A. RENAUD)

IRCELYON (UMR 5256 CNRS/ Univ. Lyon1, E. PUZENAT)

Personnels IMN impliqués : Hélène BRAULT (MC UNIV), Eric GAUTRON (IR CNRS), Clément MAHEU (CR CNRS), Stéphane JOBIC (DR CNRS), Camille LATOUCHE (MC UNIV) et Hélène TERRISSE (MC UNIV)

Financement total: 656 595 € dont 228 789 € pour l’ IMN

Compte tenu de la parenté structurelle existant entre les phases ZIS_n et CIGS_n, l'objectif de PACHAS est d'explorer, pour la première fois, les potentialités des nouveaux composés CIGS_n et des hétérojonctions 2D MoS₂-CIGS_n en photocatalyse dans le visible. Nous nous concentrerons sur la réaction de dissociation de l’eau.

Nous commencerons par une approche au niveau de la "modulation de l'épaisseur du catalyseur " qui sera utilisée afin d’optimiser les propriétés photocatalytiques des composés CIGS_n. Pour ce faire, des nanoplaquettes de CIGS_n seront préparées par exfoliation de nanopoudres de CIGS_n, préalablement obtenues par synthèse solvothermique assistée par micro-ondes.

Dans un deuxième temps, la stratégie « hétérojonction 2D" sera tentée. Des hétérojonctions MoS₂-CIGS_n ultrafines seront préparées en combinant de nanoplaquettes de MoS₂ et de CIGS_n soit par broyage soit en utilisant une méthode solvothermal « one-pot ». PACHAS caractérisera finement les propriétés photocatalytiques HER et OER de ces matériaux en employant des co-réactifs (S^2-, SO₃^2- et S₂O₆^2- pour les HER et S₂O₈^2- pour OER) adaptés aux photocatalyseurs chalcogénures.

L’étude de la cinétique de ces réactions photocatalytiques permettra d’identifier les processus limitants impliqués. La position des niveaux d'énergie VBM, CBM et Fermi des photocatalyseurs sera déterminée en combinant des techniques complémentaires. Les diagrammes d’énergie ainsi déterminés, seront comparés aux calculs DFT, effectués pour déterminer les propriétés intrinsèques de MoS₂, ZIS_n et CIGS_n.

Ensuite, les interfaces entre les couches de MoS₂ et de ZIS_n ou de CIGS_n seront simulées pour obtenir des informations sur la stabilité thermodynamique des hétérojonctions et sur leur type.

Enfin, nous tenterons d'avancer dans la compréhension de la relation entre le comportement ambipolaire et l'activité photocatalytique qui n’est pas encore développée dans la littérature.

Visible-light Photocatalysis with Ambipolar layered CHAlcogenides for Solar fuel generation

January 1st 2025 – December 31th 2029

IMN coordinator of the project : Maria Teresa CALDES

Partners :     ISCR (UMR 6226 CNRS/Univ. Rennes 1, A. RENAUD)

                      IRCELYON (UMR 5256 CNRS/ Univ. Lyon1, E. PUZENAT)

Persons of IMN involved : Hélène BRAULT (MC UNIV), Eric GAUTRON (IR CNRS), Clément MAHEU (CR CNRS), Stéphane JOBIC (DR CNRS), Camille LATOUCHE (MC UNIV) et Hélène TERRISSE (MC UNIV)

Total financing : 656 595 € with 228 789 € for IMN

Considering the structural filiation existing between ZIS_n and CIGS_n phases the aims of PACHAS is to explore for the first time, the potentialities of the novel CIGS_n compounds and related MoS₂-CIGS_n 2D heterojunctions for visible light-driven photocatalysis. We will focus on endergonic photocatalyzed water splitting. First to optimize the photocatalytic properties of CIGS_n compounds, a “catalyst thickness tuning” approach will be used. To address this task, nano-plates of CIGS_n will be prepared by exfoliation of CIGS_n nanopowders, previously obtained by microwaved-assisted solvothermal synthesis. In a second step, the “2D-heterojoction strategy” will be also tempted. The ultrathin MoS₂-CIGS_n heterojunctions will be prepared combining MoS₂ nanosheets and CIGS_n nano-plates by ball milling or using a one-pot solvothermal method. The photocatalytic HER and OER properties of these materials will be deeply characterized by employing co-reagents as S^2-, SO₃^2- and S₂O₆^2- for HER and S₂O₈^2- for OER adapted for chalcogenide photocatalysts. A careful kinetic elucidation of the experiments conducted with these co-reagents will make it possible to identify the limiting processes involved in water splitting reactions. The position of VBM, CBM and Fermi energy levels of photocatalyts will be determined by combining complementary techniques. The energy diagrams thus determined will be compared to DFT calculations, carried out to determine bulk properties of MoS₂, ZIS_n and CIGS_n. Then, interfaces between MoS₂ and ZIS_n or CIGS_n slabs will be also simulated to get information on the thermodynamic stability of the heterojunctions and on their type. Finally, we will try to advance in the understanding of the relationship between ambipolar behavior and photocatalytic activity, what is not yet developed in the literature.

Alkali Luminescent Lanthanide‐Free Polyoxometalate Salts for Water Sensing

(Sels alcalins de polyoxométallates luminescents sans lanthanides pour la détection de l’eau)

English version

01 Janvier 2025 – 31 Décembre 2028

Coordinateur du projet : Rémi DESSAPT PR UNIV (équipe MIOPS)

Partenaires :
Laboratoire Sciences et Méthodes Séparatives (SMS) ‐ Université de Rouen

Laboratoire Polymères, Bioplymères, Surfaces (PBS) ‐ Université de Rouen

Personnels IMN impliqués :
Olivier HERNANDEZ (PR UNIV), Florent BOUCHER (DR CNRS), Nicolas STEPHANT (IE UNIV), Nicolas GAUTIER (IE CNRS)

Financement total: 491 957€  dont 262 271€ pour l’ IMN

La détection et la quantification de l’eau dans les liquides et les gaz sont essentielles pour de nombreuses applications industrielles. Les détecteurs photoluminescents sont de plus en plus étudiés à cause de leur sensibilité élevée et de leur capacité d’analyse in situ. Mais la conception de détecteurs stables, réutilisables et recyclables reste à développer. Le projet ALPS-Water fédère trois partenaires, l’IMN, le SMS et le PBS. Ils proposent d’étudier le potentiel de nouveaux sels alcalins anhydres photoluminescents à base du polyoxométallate sans lanthanide [SbW6O24]7- (SbW6), pour détecter l’eau dans l’air et dans les solvants organiques. Ces matériaux sont élaborés selon des voies de synthèse respectueuses de l’environnement et peu couteuses en énergie et sont recyclables. En présence d’eau, ils se réhydratent rapidement, provoquant une extinction de leur luminescence due à la formation de liaisons hydrogène entre les entités SbW6 et les molécules d’eau. Les phases anhydres sont régénérées par chauffage modéré et leurs processus d’hydratation/déshydratation sont reproductibles. Le matériau Na7[SbW6O24] est capable de sonder l’humidité dans l’air avec une limite de détection (LOD) de 2.2% et de détecter l’eau dans l’acétonitrile. Des investigations supplémentaires sont nécessaires pour rationaliser la réactivité complexe de ces sels vis-à-vis de l’eau de par l’existence d’hydrates intermédiaires. Les partenaires du projet mobiliseront des cultures, des compétences et des ressources complémentaires pour enrichir cette classe de matériaux. Ils étudieront les relations entre les phases anhydres et hydratées et optimiseront leurs performances de détection. L’intégration des sels de SbW6 dans des matrices polymères sera aussi étudiée, pour améliorer l’utilisation des dispositifs de détection.

Alkali Luminescent Lanthanide‐Free Polyoxometalate Salts for Water Sensing

January 1st 2025 – Décember 31th 2028

Project coordinator : Rémi DESSAPT PR UNIV (MIOPS team)

Partners :
Separative Sciences and Methods Laboratory (SMS) ‐ University of Rouen

Polymers, Biopolymers, Surfaces Laboratory (PBS) ‐ University of Rouen

Persons of IMN iinvolved :
Olivier HERNANDEZ (PR UNIV), Florent BOUCHER (DR CNRS), Nicolas STEPHANT (IE UNIV), Nicolas GAUTIER (IE CNRS)

Total financing: 491 957€  with 262 271€ for IMN

The detection and quantification of water traces in liquids and relative humidity (RH) in gas are critical for many technological and industrial applications. Water photoluminescent (PL) sensors are increasingly investigated due to their high sensitivity and ability of in situ detection. However, new sustainable, reusable and recyclable sensors are highly desirable. The ALPS-Water project gathers three partners (IMN, SMS and PBS) and purposes to investigate the potentiality of new anhydrous alkali salts of the lanthanide-free polyoxometalate [SbW₆O₂₄]^7- (SbW₆), to reversibly scavenge and optically detect water in the air and in organic solvents.These materials are elaborated via low-energy and eco-friendly syntheses, and they exhibit high recycling potential. Upon exposure to water at room temperature, they rapidly convert to hydrates, resulting in strong PL quenching effects due to H-bonding interactions between SbW₆ units and water molecules. Moreover, the anhydrous phases are regenerated by soft thermal treatments (T ≤ 200 °C) and they robustly withstand repeatable hydration/dehydration procedures. In this series, Na₇[SbW₆O₂₄] senses RH with a limit of detection (LOD) of 2.2% RH, and at least detect water traces in acetonitrile. Further investigations are necessary to streamline the reactivity of the anhydrous salts towards water that is rather complicated owing to the existence of intermediary hydrates with distinct PL responses. Thus, the project’s partners will mobilize complementary cultures, skills and resources to enrich this class of materials, to investigate phase relationships between (an)hydrated salts, and tooptimize their sensing performances.The integration of alkali SbW₆ salts into polymer matrices will be also investigated in order to elaborate new sensing devices with improved applicability