Les principaux axes de recherche développés au sein de l'Institut des matériaux et des nanotechnologies sont associés à chaque groupe de recherche, certains étant partagés par plusieurs groupes.
Corrosion et protection des métaux : Passivité et rupture de passivité des métaux et alliages ; revêtements protecteurs ; inhibition de la corrosion ; caractérisation de la corrosion atmosphérique.
Techniques microélectrochimiques : application des microélectrodes et des techniques de microscopie électrochimique à la détermination des mécanismes des processus électrochimiques et de corrosion.
Dégradation des biomatériaux : Dégradation des matériaux métalliques utilisés pour les prothèses et développement de revêtements protecteurs.
Électrochimie : thermodynamique et cinétique des processus électrochimiques, études mécanistiques de la nature multi-étapes des processus électrochimiques se déroulant aux interfaces électrifiées. Techniques électrochimiques.
Électrochimie environnementale : Développement et mise en œuvre de méthodes électrochimiques pour le traitement des effluents urbains et industriels.
Le groupe a été créé en 1999 et n'a cessé d'évoluer depuis, initialement axé sur les cellules photovoltaïques, l'optique adaptative et l'anisotropie optique, couvrant actuellement également les domaines des modules et systèmes photovoltaïques, ainsi que l'intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques.
Elle compte actuellement 3 membres stables et dirige la participation de l'ULL à un projet H2020 sur la production d'hydrogène à partir d'énergie photovoltaïque, un projet Retos visant à améliorer l'efficacité des modules photovoltaïques, plusieurs contrats avec des entreprises du secteur de l'énergie et une société dérivée de l'ULL (Energy Research & Intelligence Solutions SL) vient d'être créée par le biais d'un accord de transfert avec l'université elle-même.
Mesures de luminescence et d'absorption optique dans les matériaux, dans des conditions ambiantes et extrêmes (pression et température).
Utilisation de la spectroscopie laser dans différentes expériences, telles que les mesures optiques résolues dans le temps (dans la gamme de la femtoseconde à la seconde).
Procédés de conversion d'énergie infrarouge-visible (« upconversion »). Ces types d'expériences sont réalisés pour des applications dans les nanomatériaux de capteurs ou dans les cellules solaires photovoltaïques.
Utilisation de systèmes optiques à microrésonateurs pour des applications optiques. L'utilisation de microsphères de verre dopées aux ions luminescents permet de détecter les résonances de la lumière piégée à l'intérieur (« modes de galerie ») et de caractériser leur décalage de longueur d'onde en fonction de paramètres physiques (température, humidité, pression, etc.), pour une utilisation comme capteurs haute résolution.
Étude des propriétés luminescentes en fonction de la température et de la pression des métaux de transition dans les complexes organiques.
- Caractérisation de films de biomolécules ultra-minces et nanostructurés.
- Caractérisation des monocouches auto-assemblées (SAM) de molécules organiques et bio-organiques.
- Caractérisation des propriétés mécaniques à l'échelle nanométrique des films minces organiques et biologiques.
- Revêtement de nanoparticules métalliques avec un matériau bioactif.
- Modélisation informatique de molécules organiques adsorbées sur des substrats métalliques.
Simulations de mécanique quantique utilisant des méthodes ab initio (premiers principes) des propriétés structurelles, électroniques, dynamiques et élastiques des matériaux et nanomatériaux d'intérêt technologique dans des conditions extrêmes de haute pression et de haute température.
Matériaux pour une énergie propre et durable. Piles à combustible à oxyde solide (SOFC). Piles à combustible à oxyde solide à température intermédiaire (ITSOFC) avec conducteurs de protons céramiques. Photocatalyse : production d’hydrogène par électrolyse de l’eau à partir de l’énergie solaire.
Électrocatalyse et photoélectrocatalyse.
Techniques spectroscopiques pour les études électrochimiques (spectroélectrochimie).
Dispositifs électrochimiques pour le stockage et la production d'énergie (piles à combustible à électrolyte polymère, électrolyseurs, batteries, …).
Développement des nanomatériaux. Nanoparticules et agrégats métalliques.
Matériaux bidimensionnels : matériaux à base de graphène, dichalcogénures métalliques, MXènes.
Capture électrochimique du CO₂2.
Capteurs électrochimiques.
Corrélation entre la structure cristalline et les propriétés physiques de nouveaux matériaux multifonctionnels ayant des applications en optique non linéaire, en photonique et en photocatalyse.
Synthèse à l'état solide et croissance en solution de microcristaux et de monocristaux polyanioniques de terres rares (substitution et dopage).
Caractérisation structurale par diffraction : polymorphisme, diagrammes de phase et transitions (ferroïque et reconstructive), phases incommensurables, dilatation thermique négative et compression négative, structure locale et microstructure.
Caractérisation électrique par spectroscopie diélectrique : transitions de phase, pertes diélectriques, conductivité électrique, polaronique et ionique.
Caractérisation des propriétés non linéaires : ferro- et antiferroélectricité, piézoélectricité et ferroélasticité.
Physique.
Science et technologie des matériaux (MC).
Ce groupe de recherche se consacre à la conception, à la préparation et à la caractérisation des matériaux organométalliques, en accordant une attention particulière à leurs propriétés magnétiques, électriques et optiques.
La caractérisation que nous réalisons consiste en la détermination de la structure par diffraction des rayons X sur poudre et monocristaux. La caractérisation magnétique est effectuée entre 300 et 2 K par des mesures en courant alternatif et continu. Nous disposons de collaborateurs formés à la caractérisation électrique par mesures d'impédance complexe et collaborons avec des équipes de recherche du département de physique pour étudier la luminescence des matériaux.
Synthèse et caractérisation spectroscopique de matériaux luminescents (dopés aux ions de terres rares) et étude des processus de transfert d'énergie, en particulier des processus de conversion d'énergie infrarouge en visible (“ conversion ascendante ”), pour application dans les amplificateurs optiques en télécommunications, la génération de lumière blanche (RVB) pour les dispositifs d'éclairage et son application à l'amélioration de l'efficacité des cellules solaires photovoltaïques en silicium.
Ces dernières années, ses recherches se sont concentrées sur le domaine de la photochimie, intégrant la nanotechnologie à ces processus photoniques de conversion d'énergie infrarouge en visible (“ conversion ascendante ”) pour la dégradation des polluants en vue de la purification de l'eau, ainsi que pour l'obtention d'hydrogène par des processus de photolyse de l'eau, ce qui s'inscrit dans le domaine de recherche actuel connu sous le nom de “ photosynthèse artificielle ”.
Ce domaine de recherche s'inscrit actuellement dans le cadre du projet MAGEC-REEsearch (“ Matériaux pour la production d'énergie avancée et l'exploration des terres rares aux îles Canaries ”), financé par le gouvernement des îles Canaries (programme RIS3) et le ministère de l'Économie et de la Compétitivité via son programme de soutien à la R&D. Il met également en lumière son interconnexion avec d'autres axes de recherche complémentaires, notamment en biologie (photosynthèse artificielle et naturelle), en biomédecine (photoactivation de composés anticancéreux par des nanoparticules luminescentes), en géologie (exploration des ressources minérales de terres rares) et en micro-ingénierie (fabrication de structures par impression 3D et par de nouvelles techniques de photopolymérisation et de gravure laser avec de nouvelles résines luminescentes).
Le groupe de recherche en génie des matériaux (2017) se consacre à la réutilisation et au recyclage des déchets. Nous avons obtenu un financement, suite à des appels à projets compétitifs lancés par le gouvernement des îles Canaries via l'Agence canarienne pour la recherche, l'innovation et la société de l'information, et par la Fondation CajaCanarias, pour le projet “ ECOMATGLASS ”, qui vise à valoriser les déchets de verre n'ayant pas encore intégré le circuit de recyclage.
Nous travaillons actuellement sur :
– Déchets d’impression 3D, actuellement axés sur le PLA, produisant de nouveaux filaments à partir de déchets (récupération, broyage, extrusion…) en plus de leur caractérisation structurelle, mécanique et microscopique,
– Utilisation de déchets végétaux issus de l’industrie bananière pour la fabrication de vaisselle à usage unique. La protection du procédé de fabrication est en cours d’examen.
– Réutilisation et valorisation des déchets de verre pour la fabrication de matériaux de construction.
– Fabrication de composites à partir de déchets textiles.
Nous pouvons effectuer la caractérisation mécanique des matériaux (résistance à la traction, résistance à la compression, résistance à la flexion), la dureté et la microdureté, l'analyse matérielle et microscopique.
Le groupe de recherche Laboratoire des Matériaux pour l'Analyse Chimique (MAT4LL) est né de la fusion de deux groupes de recherche de l'Université de La Laguna, à Tenerife : l'un en chimie analytique et l'autre en physique (science des matériaux). La professeure Verónica Pino, du département de chimie analytique, dirige le nouveau groupe MAT4LL, qui rassemble actuellement des professeurs et des chercheurs de différentes disciplines : chimie analytique, chimie inorganique et cristallographie. Le groupe bénéficie d'un financement continu du ministère espagnol de l'Économie et de la Compétitivité depuis 2013, à travers diverses subventions. Depuis, il a publié conjointement plus de 84 articles dans des revues indexées dans le Journal Citation Reports (JCR) et 15 chapitres d'ouvrages auprès d'éditeurs internationaux. Par ailleurs, ses recherches ont conduit à la création de la société dérivée Alisio Chemical Technologies SL, établie pour commercialiser la technologie développée.
L'objectif principal du groupe de recherche MAT4LL est la conception de nouveaux matériaux fonctionnels, écologiques, sélectifs et performants, destinés aux méthodes analytiques de préparation d'échantillons dans les secteurs de l'environnement, de l'agroalimentaire et de la bioclinique. Le groupe a adopté une approche multidisciplinaire, réunissant des chercheurs en chimie analytique et en physique, ainsi que des collaborateurs d'autres domaines tels que la chimie organique, la chimie inorganique et la parasitologie. Les projets développés portent principalement sur la conception de réseaux métallo-organiques, de liquides ioniques et de polymères, leur caractérisation, leur intégration dans les méthodes de microextraction et l'étude des interactions entre les matériaux et les composés d'intérêt afin d'optimiser leur conception. En résumé, le groupe de recherche MAT4LL vise le développement rationnel de matériaux pour toutes les applications en microextraction analytique : des matériaux pour tous !.
Chimie