Fatima Lisboa MotaChercheuse à l’Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence (CNRS/Aix-Marseille Université/Université de Toulon)
Avec son projet DISEQ, Fatima Lisboa Mota, chercheuse à l’Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence (CNRS/Aix-Marseille Université/Université de Toulon), est lauréate de l’appel à projet Emergence@INC2026. Par cet appel, CNRS Chimie accompagne des chercheuses et chercheurs - chargés de recherche ou maîtres de conférences - recrutés depuis 5 à 10 ans en finançant un projet novateur et en encourageant la prise de risque.
Votre projet DISEQ vise à explorer, par une approche expérimentale innovante, les formes d'équilibre de cristaux organiques encore difficilement accessibles. Pouvez-vous nous en dire plus ?
De nombreux matériaux technologiquement importants sont produits par solidification à partir du bain fondu, comme c’est le cas du silicium pour les applications photovoltaïques ou des superalliages à base de nickel pour l’aéronautique. Les propriétés finales du matériau sont étroitement liées à la manière dont le solide et le liquide interagissent pendant la solidification, interaction qui dépend des procédés de fabrication et des propriétés physico-chimiques du matériau. Pour concevoir des matériaux performants, il est donc nécessaire de développer des outils permettant de mieux comprendre comment se forment les matériaux pour ensuite orienter les procédés d’élaboration en fonction des applications souhaitées. Les industriels souhaiteraient pouvoir guider leurs choix à l’aide d’outils de simulation. Toutefois, ces outils sont actuellement limités par le manque de données physico-chimiques quantitatives sur les propriétés de cette interface solide-liquide, indispensables pour optimiser les procédés et parvenir aux propriétés espérées. Le projet DISEQ cherche à combler en partie ces manques, grâce à des expériences in situ sur des cristaux organiques utilisés dans des domaines variés allant du freeze-casting à la pharmaceutique, voire à l’optique.
En quoi cette recherche est-elle émergente et à risque ?
Notre équipe à l’Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence dispose d’équipements uniques destinés à l’observation in situ de la solidification dirigée, un procédé industriel impliquant un refroidissement contrôlé du bain fondu pour maîtriser la structure finale du matériau. De nombreuses formes de croissance cristalline, naturelles ou métallurgiques, peuvent de former à partir du liquide, à des échelles très variées allant de l’atome à la structure visible. Et ces formes de croissance ont un impact direct sur les performances du matériau solide. Pour contrôler les morphologies de croissance, il faut d’abord identifier la forme cristalline naturelle d’un matériau, fortement liée à ce que l’on appelle son anisotropie cristalline. L’objectif du projet DISEQ est d’affiner les connaissances de notre équipe sur la croissance cristalline de systèmes encore peu étudiés, en enrichissant les données physico-chimiques déjà disponibles, par nos nouvelles caractéristiques sur la croissance facettée. L’originalité du projet réside dans son approche innovante utilisant une technique appelée « thermo-microscopie » combinée à une observation multidirectionnelle de la croissance des cristaux organiques.
Quelles pourraient-en être les principales retombées ?
Ce projet permettra de développer un protocole expérimental innovant offrant une observation précise et reproductible de multiples formes d’équilibre et de croissance des cristaux organiques. Cela devrait permettre la détermination quantitative de l’anisotropie de l’énergie de surface pour ces matériaux, un paramètre clé de la croissance cristalline. Ces données sont fondamentales pour améliorer le caractère prédictif des codes de simulation utilisés pour l’étude des morphologies et de la dynamique de l’interface solide-liquide pendant les procèdes d’élaboration par solidification. Les avancées attendues bénéficieront non seulement à la communauté scientifique travaillant sur la solidification dirigée, mais elles contribueront également à positionner le laboratoire IM2NP comme un acteur incontournable dans le domaine de la compréhension de la croissance cristalline. Ce projet me permettra également d’initier de nouveaux projets et collaborations, avec notamment des équipes spécialisées en simulation numérique.
Rédacteur : CCdM