Study of Matter in Environmental Conditions (L2ME) (under construction)

Le Laboratoire d’Etudes de la Matière en Mode Environnemental (L2ME) résulte de la fusion, préconisée par l’AERES, des deux laboratoires de Diffraction-Diffusion (LDD) et de Microscopies en Mode Environnemental (LM2E), effective depuis le 1er janvier 2014. Cette fusion des compétences et savoir-faire correspond à une volonté affichée de coupler les informations microscopiques et macroscopiques obtenues par l’ensemble des techniques expérimentales disponibles au sein du L2ME. Il s’agit de décrire encore plus précisément le comportement de l’échantillon en maitrisant, lors de l’enregistrement des mesures, les paramètres physiques auxquels est soumis l’échantillon (température, taux d’humidité, nature des gaz, pression…).
Le contrôle des paramètres d’environnement échantillon, dans le domaine de la microscopie, permet l’observation directe d’objets usuellement reconnus comme non observables par les techniques d’imageries conventionnelles, et ouvre le champ de l’expérimentation in situ et l’accès à la détermination de grandeurs physiques originales.

  • Les avancées récentes en microscopies à rayons X et électroniques permettent d’accéder l’observation directe des agrégats supra-moléculaires en solution avec une résolution inégalée à ce jour, sans nécessité de mettre en œuvre des techniques de préparation d’échantillons lourdes et génératrices d’artéfacts
  • L’apport de ces nouveaux modes d’imageries à la compréhension fine de certaines propriétés des matériaux (auto-cicatrisation, frittage, dissolution, réactivité chimique…) est essentiel. L’expérimentation in situ, couplée à l’analyse chimique locale du matériau, permet un suivi direct des mécanismes de réarrangement de surface, allant de la description des mécanismes de dissolution des matériaux jusqu’à de réelles expériences de recuit des matériaux in situ.

En parallèle, une approche multi-échelle de caractérisation de la matière, du nanomètre au micron, est développée. Elle repose sur une maitrise des mesures dans l’espace réciproque dans une large dynamique d’intensité et de vecteur de diffusion. Ici, diffusion aux petits angles et diffraction utilisant des rayons X durs sont utilisées conjointement pour la caractérisation multi-échelle statistique des matériaux, permettant de contourner les effets dus au choix d’images représentatives. A ce niveau, des grandeurs physico-chimiques allant jusqu’aux potentiels d’interaction, aux interfaces fractales et aux courbures peuvent être déterminées directement, en contrôlant conjointement température et activité du solvant.
Le couplage de l’observation des matériaux à l’échelle microscopique avec une caractérisation statistique permet de décrire précisément les matériaux divisés, leurs surfaces, leur interaction avec les fluides, leurs mélanges et les associations faibles de molécules ayant des propriétés de transport ionique particulières.
Les compétences de l’équipe dans la pratique instrumentale et l’interprétation des spectres de diffusion-diffraction et des images de microscopie permettent des développements méthodologiques originaux. Ces savoir-faire et développements sont partagés avec les équipes de recherches, internes ou externes à l’institut et ils conduisent à l’acquisition de résultats scientifiques inédits.