IRP COOPIC : Coopération en chimie inorganique

IRP Coopération en chimie inorganique (COOPIC) entre le laboratoire Sciences chimiques de Rennes, (CNRS, U. Rennes I et l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes- Jean-René Hamon) et la Pontifícia Universidad Católica de Valparaiso , l’Universidad de Chile, l’Universidad de Santiago de Chile, et l’Universidad Nacional Andrés Bello (Verónica Paredes García).

Les principaux axes du programme scientifique présentent tous un aspect de recherche fondamentale, ayant pour objectif le développement de :

Matériaux moléculaires à base de complexes de coordination des métaux de transition et/ou de lanthanides possédant des ligands hétérocycliques chélatant pour :
 L’élaboration d’architectures moléculaires conjuguées et formées d’entités dipolaires pour une meilleure stabilisation temporale de l’activité ONL,
 L’élaboration de complexes neutres et cationiques de métaux de transition luminescents et l’étude de leurs propriétés photophysiques,
 L’étude des interactions métal-métal et des propriétés magnétiques de systèmes moléculaires de basse dimensionnalité ;

Matériaux hybrides organiques-inorganiques pour :
 L’élaboration de molécules aimants et l’étude de leur structure électronique et de leurs propriétés magnétiques et optiques,
 Le développement de polymères de coordination (MOF) fonctionnels et l’étude de leur propriétés optiques et magnétiques,
 L’élaboration de matériaux composites flexibles et luminescents par intégration de complexes de lanthanides dans des polymères thermoplastiques,
 L’élaboration de matériaux composites nanostructurés à base d’oxyde de titane pour application à la dégradation de polluants organiques par photocatalyse,
 La modélisation de nanoclusters stables du groupe 11 ;

Matériaux solides sous forme de chalcogénures métalliques de structure spinelle pour :
 L’élaboration de matériaux magnétorésistant et magnétocaloriques,
 Le développement d’absorbants pour cellules solaires,
 La préparation d’oxydes de fer dopés par des ions lanthanides et propriétés magnétocapacitives.

Le projet scientifique proposé prolonge et amplifie celui développé dans le cadre du Laboratoire International Associé « Molécules et matériaux Multifonctionnels » (LIA M3 2018-2021). Il vise à mettre en commun des moyens humains, matériels et financiers, dans le but de :

 Faciliter les échanges de chercheurs, enseignants-chercheurs, doctorants et post-doctorants affectés à la recherche au sein du projet,
 Valoriser les résultats de la recherche par la publication d’articles scientifiques co-signés dans des journaux internationaux à comité de lecture,
 Organiser des rencontres bilatérales de travail alternativement dans chaque pays et un symposium international dans la cinquième année du contrat.

Complémentarité des équipes :

Ce projet multidisciplinaire est basé sur la mise en commun des expertises de chaque partenaire.

Le partenaire chilien possède un savoir-faire reconnu dans le domaine de la synthèse inorganique et de coordination et des techniques de synthèse associées (hydrothermale, solvothermale, sous pression, à l’état solide haute température, etc.). De plus, il dispose de deux équipements de pointe (spectrophotomètre RPE et diffractomètre X sur monocristal pour des mesures spécifiques à très basse température (4 K)) qui font défaut à Rennes.

De son côté, l’ISCR détient également un savoir-faire dans l’ingénierie moléculaire de matériaux fonctionnels. Notons que l’expertise du partenaire français pour réaliser des analyses spectroscopiques, structurales, théoriques et la mesure des propriétés physico-chimiques des complexes de métaux de transition est essentielle à la mise en œuvre de ce projet. En outre, dans le domaine de la modélisation, le partenaire français est expert dans l’étude de la structure électronique des clusters des métaux de transition de la première et deuxième ligne et des super-atomes, alors que le partenaire chilien est spécialisé dans les effets relativistes, une expertise nécessaire pour l’étude de clusters des métaux de la troisième période.

Rappel du contexte de la coopération et des relations existantes :

La collaboration scientifique entre plusieurs équipes de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR, UMR 6226) avec les différents groupes de recherche chiliens partenaires s’est développée et structurée dans le cadre d’un premier LIA (« Matériaux Inorganiques Fonctionnels-MIF », 2009-2016), et s’est intensifiée avec le présent LIA M3 (2018-2021). De plus, il est à noter que plusieurs membres chiliens du nouvel IRP ont été formés à la recherche au sein de l’ISCR au cours de stages de recherche, ou de thèses co-dirigées ou en cotutelle effectués dans le cadre des LIA MIF et M3.

Bref bilan de la collaboration durant le mandat du LIA M3 2018-2021 :
 Une quarantaine de publications co-signées dans des journaux internationaux à comité de lecture,
 trois thèse en cotutelle : deux soutenues en 2018 et une soutenance prévue cette année,
 une thèse en co-direction soutenue en 2018,
 l’accueil à l’ISCR de deux doctorantes chiliennes en stage de recherche et d’un postdoctorant,
 la présentation de 13 communications orales et de 24 posters co-signées dans des conférences nationales et internationales,
 une réunion bilatérale à mi-parcours les 12-13 décembre 2019 à Viña del Mar (Chili), en presence de Mme S. Daviaud, attachée de coopération scientifique et universitaire de l’Ambassade de France à Santiago,
 des échanges de doctorants, postdoctorants, chercheurs et enseignants-chercheurs : 17 missions RennesChili et 16 missions ChiliRennes.

Résultats attendus du projet:

Nos travaux, qui relèvent uniquement de la recherche fondamentale, sont orientés vers la conception, la synthèse et l’étude de composés inorganiques multifonctionnels. Ils visent à approfondir notre compréhension de leurs structures électroniques et moléculaires, avec pour objectifs la découverte de systèmes inorganiques performants pour les réactions ciblées. Les retombées concernent le domaine de l’ingénierie moléculaire et cristalline de chromophores pour l’opto-électronique, de matériaux hybrides et solides pour des propriétés magnétiques, thermoélectriques, de luminescence et de photocatalyse. Les résultats obtenus feront l’objet de publications co-signées et de communications orales ainsi que d’affiche dans les congrès nationaux et internationaux.

Perspectives industrielles ou attendues du projet :

L’IRP est basé sur un ensemble de projets de recherche fondamentale orientés vers la conception, la synthèse et l’étude de composés inorganiques multifonctionnels. De ce fait peu de perspectives industrielles sont attendues à court terme.
Cependant l’ISCR possède un réseau de contacts privilégiés avec des industriels français, en particulier Roullier et Oberthur. Ces entreprises potentiellement intéressées par les thématiques de l’IRP seront susceptibles de valoriser les travaux de recherche.

Avantages attendus de la collaboration pour le laboratoire français :

Les partenaires français et chiliens ont des intérêts scientifiques communs et des expertises complémentaires dans les domaines de la chimie pour l’opto-éléctronique, les polymères de coordination, les polyoxométallates, les composites nanostructurés, les clusters de métaux de transition, la modélisation et la chimie théorique. Ces collaborations multi-croisées ont pour but de créer une véritable synergie permettant le développement de thèmes de recherche nouveaux et innovants, grâce à la mobilité de doctorants et de chercheurs entre les deux pays et au dynamisme que génère cette structuration. Au travers de l’IRP, le laboratoire français bénéficie d’étudiants en thèse chiliens bien formés et dont les stages de recherche à l’ISCR sont financés par le Chili.

Apports dans le projet du laboratoire français :

Le laboratoire ISCR est internationalement reconnu pour son expertise en chimie organométallique, inorganique et de coordination, en ingénierie moléculaire et cristalline, dans l’étude des propriétés physico-chimiques, photophysiques, magnétiques et structurales des matériaux moléculaires, hybrides et solides, en catalyse et en chimie théorique. De plus, pour la réalisation de ce projet scientifique, les partenaires français et chiliens disposeront des équipements de l’ISCR tels que la spectrométrie de masse, la diffraction X sur poudre, la magnétométrie (PPMS et SQUID) et la microscopie électronique.

Apports dans le projet des laboratoires étrangers :

Le partenaire chilien met à notre disposition ses équipements, notamment la spectroscopie RPE et diffraction X sur monocristal à 4K, ce qui nous permet d’accéder à des techniques d’analyses hautement performantes très récentes avec l’expertise humaine associée. Il apporte également des logiciels de calculs quantiques relativistes indispensables à la modélisation. Le partenaire chilien apporte également les moyens humains nécessaires à la réalisation du projet en favorisant les stages de recherche de doctorants en codirection, ainsi que la réalisation de thèses en cotutelle entre la France et les Universités chiliennes partenaires de l’IRP.

Les résultats, protégeables ou pas (publications, brevets, présentations orales, etc…), obtenus dans le cadre de l’IRP sont propriété commune des parties qui auront contribué à les obtenir, au prorata de leurs contributions respectives. Tous les travaux communs aux parties feront donc l’objet d’un dépôt conjoint mentionnant explicitement qu’ils ont été faits dans le cadre de l’IRP.
D’ores et déjà, à l’aulne de ces collaborations déjà éprouvées depuis plusieurs ann

    Participants

    • Jean-René Hamon, Coordinator France
    • Verónica Paredes García, Coordinator Chile