Section 14 Chimie de coordination, catalyse, interface et procédés

Introduction

La section 14 couvre les champs thématiques associés à la chimie de coordination, à la chimie organométallique, à la chimie moléculaire, à la catalyse (homogène ou hétérogène), à la chimie des surfaces et interfaces et à l'électrochimie. Ce sont les socles de nos recherches fondamentales ou appliquées.

La section 14 est aussi très créative dans ses zones d'expertises transverses : la synthèse multi-échelle, la conception des édifices atomiques ou moléculaires, la physico-chimie des interfaces, le contrôle des sites réactionnels, la réactivité considérée sur plusieurs facteurs d'échelle, la caractérisation du site réactionnel. Ces axes transverses sont souvent abordés avec des pratiques communes. Ils sont fédérateurs et effacent une partie des contours de nos communautés thématiques. Cette tendance progresse au fil des ans et nous partageons aussi nombre de thèmes avec d'autres sections dans l'INC et au-delà dans l'INSIS, l'INP. La stratégie future sera de consolider les émergences interdisciplinaires qui rassemblent chimie inorganique, chimie organique et chimie physique. Notre section qui fonctionnait sur un modèle vertical, est à présent entrée dans un modèle matriciel de création des savoirs. Les montées irrésistibles de la nano-chimie, de la nano-synthèse, de la nano-conception, de la nano-caractérisation sont des éléments essentiels d'évolution voire de recomposition de nos thématiques. Pour parfaire ses spécificités, la section 14 accueille aussi des activités de simulation/modélisation très créatives, prédictives, parfaitement implantées dans la totalité des axes expérimentaux.

Le terme « Procédé » est le dernier point clé de la section 14. Il se décline selon deux interprétations. « Procédé » traduit une tendance forte à projeter nos recherches fondamentales dans des défis sociétaux pour lesquels la réponse par l'avancée scientifique et sa mise en œuvre par l'ingénierie, s'avèrent nécessaires. La section 14 a toujours été présente dans de fortes collaborations avec la recherche industrielle. Les succès sont multiples. L'analyse de l'interaction avec le secteur industriel montre que la situation a profondément évolué passant d'un mode sur actions bilatérales à un mode beaucoup plus complexe, avec des réponses communes aux appels sur programme (ANR, Europe, Région, etc.). Cette évolution est un sujet de réflexion (temps de préparation, efficacité, pérennité). L'analyse de nos actions collaboratives permet d'évaluer les besoins des recouvrements entre recherche fondamentale et recherche applicative. Dans les années à venir, cette capacité à projeter nos savoirs fondamentaux doit être maintenue et renforcée par des pratiques de pilotage qui devront impérativement sanctuariser voire amplifier l'espace de liberté d'une recherche fondamentale bien menée. Garder une pratique fondamentale créative garantit des interactions novatrices avec les secteurs industriels et des réponses originales aux défis sociétaux associés à : l'énergie, la chimie verte, la santé, l'environnement, qui concernent directement notre section.

Le terme « procédé » illustre aussi notre capacité de passer par étapes, d'un niveau initial : de conception d'un matériau à fonctionnalité, d'une fonctionnalisation de surface, d'une création de nano objet, etc., à un niveau où l'intégration de cette brique initiale devient l'élément actif dans de l'ingénierie chimique, physique, biologique. Les secteurs de la catalyse, des surfaces et interfaces sont de ce point de vue très impliqués. Le secteur des matériaux moléculaires est aussi en pleine progression dans ce domaine.

Décrire la réalité de la section 14 est une tâche difficile. Nous présenterons les grandes rubriques qui situent nos thématiques pour ensuite éclairer des secteurs scientifiques que nous avons discutés plus particulièrement ; il s'agit donc d'une image instantanée et partielle qui ne préjuge en rien des choix stratégiques en devenir.

Le contour scientifique de la section 14

Nos zones d'action les plus évidentes concernent :

→ les synthèses et études des propriétés physiques, catalytiques ou biologiques des complexes inorganiques, de coordination et organométalliques ;

→ les matériaux moléculaires à propriétés physiques contrôlées et à fonctionnalités ;

→ l'optimisation de la synthèse industrielle des grands intermédiaires et des produits de la chimie « fine » ;

→ la polymérisation des oléfines et la conception des catalyseurs de polymérisation dérivés du zirconocène et du nickel ;

→ la catalyse hétérogène et homogène pour l'environnement (Remédiation et synthèse de carburants propres), pour la synthèse des grands intermédiaires, pour le défi de la conversion de la biomasse et de l'énergie ;

→ les procédés pour la mise en forme des catalyseurs ;

→ le génie catalytique pour la conception et la mise au point de nouveaux réacteurs ;

→ la chimie bio-inorganique incluant la catalyse enzymatique et la compréhension des sites réactionnels ;

→ les nouveaux matériaux et procédés de synthèse associés, pour la catalyse, pour les procédés membranaires, pour l'énergie, pour le stockage ;

→ les électrochimies : moléculaire, interfaciale avec examen des événements à l'échelle atomique ;

→ l'électrochimie des solides et les matériaux associés, les processus électrocatalytiques ;

→ la conversion (Photovoltaïque) et le stockage de l'énergie (Batteries, piles à combustible) ;

→ la science des surfaces axée sur la compréhension de la réactivité, sur la mise en forme des sites sur plusieurs facteurs d'échelle (du nano au macro objet) ; La science des bio-interfaces et les spécificités de ses interactions ;

→ la conception, le design et la recherche de propriétés spécifiques aux nano-objets ;

→ la conception et la mise en œuvre de techniques de caractérisation capables d'étudier la réactivité par l'accès à la résolution spatiale, à la résolution temporelle avec un relais très important via des projets sur grands instruments ;

→ les méthodes de calcul et de modélisation développées dans la prédiction des étapes d'un cycle catalytiques, dans une modélisation fine des effets de ligands, dans une prédiction des propriétés/réponses des surfaces, dans la compréhension des propriétés physiques des matériaux.