A propos de NAP MOSAIC

 

La structure fédérative NAP-MOSAIC concerne des laboratoires (axes et équipes) de Physique, Chimie, Science des Matériaux, Biologie et Santé qui développent des recherches dans le domaine des nanosciences et leurs applications. Elle développera des collaborations actives avec d’autres structures fédératives et des Labex (tel que le Labex Seam), et elle s’appuiera sur les plateformes numériques et technologiques existantes et celles qui seront créées pour réaliser ses objectifs.

Thématique scientifique et structuration générale situant le contexte scientifique

La thématique de la structure NAP-MOSAIC concerne les nanosciences et leurs applications. Ces dernières sont de plus en plus cruciales dans tous les domaines et présentent des enjeux scientifiques et sociétaux importants avec des perspectives de développement sans précédent. Elles concernent l’ensemble des recherches ayant pour objectif la synthèse et l’étude des nano-objets ayant des propriétés physiques, chimiques ou biologiques différentes de celles des objets massifs ainsi que le développement des méthodes d’assemblage et d’organisation permettant d’inventer des nanomatériaux et des nano-composants avec de nouvelles fonctionnalités. Cela passe par l’étude des phénomènes dans des structures et objets dont la taille est de quelques nanomètres et dont les propriétés (physique, chimique et biologique) découlent de cette taille nanométrique. De ce fait, ces nano objets suscitent une recherche pluridisciplinaire associant physiciens, chimistes, ingénieurs et biologistes dont l’ambition est de fournir des systèmes répondant à des spécifications données, à partir d’une démarche reliant les performances souhaitées à la structure à l’échelle atomique et moléculaire. À l'échelle nanométrique, les matériaux se comportent différemment, et des propriétés radicalement nouvelles apparaissent et différentes disciplines scientifiques convergent. Il existe un besoin important de développer des modèles et des techniques novatrices pour la compréhension et la fabrication de nouvelles structures ainsi que le développement et l'optimisation de nouveaux procédés de fabrication de nano-objets. Répondre à ces besoins apportera une véritable percée dans les domaines d’intérêt de la structure fédérative. Au niveau local, les nanosciences et nanotechnologies font partie des activités de recherche de plusieurs laboratoires et équipes de l’Université Paris 13. Ils concernent divers domaines telles que la photonique, l’ingénierie des matériaux et la biologie et santé et dont certains font déjà l’objet de collaboration entre différentes équipes.

Dans ce contexte, les objectifs de la structure fédérative NAP-MOSAIC sont :

  • Susciter et développer des recherches multidisciplinaires dans le domaine des nanosciences ;

  • Créer des interactions efficaces entre les différentes équipes de l’Université Paris 13 ;

  • Echanger les expertises disponibles ;

  • Susciter des projets d’envergures entre les partenaires ;

  • Renforcer l’attractivité et le rayonnement de l’Université Paris 13 dans le domaine des nanosciences ;

 

Les thématiques scientifiques de la structures fédérative NAP –MOSAIC :

  • Matériaux micro et nano structurés : modélisation, synthèse et caractérisation de nano matériaux et nanostructures (plasmoniques, métamatériaux et métasurfaces métalliques ou diélectriques, Matériaux 2D et graphène, matériaux topologiques, nanoparticules (NPs) et nanostructures magnétiques, nanostructures 3D, diamant et NPs de diamant pour des applications en technologies quantiques, …) ;

  • Nano-photonique et nano-magnétisme : effets plasmoniques, intégration nanophotonique, technologies quantiques, nano-magnétisme, … ;

  • Biotechnologies et santé : micro-nano-biosystèmes intégrés, transporteurs de charges thérapeutiques, capteurs biomédicaux et biologiques, laboratoire-sur-puce, micro-nano-fluidique, …

 

Etant donné que les nanosciences se développent rapidement avec un impact important, la formation dans ces domaines est également un élément crucial. La structure NAP MOSAIC propose de contribuer aux formations Master et doctorat et ambitionne à créer des liens forts avec le tissu socio-économique de l’environnement direct de l’Université Paris 13 en favorisant, notamment, des travaux de thèses de doctorat dans le cadre d'un projet professionnel. Il sera proposé la mise en place d’une veille afin de détecter et d’accompagner de jeunes talents qui souhaitent se lancer dans l'aventure industrielle et créer leur entreprise.

A sa création les laboratoires (axes et équipes) impliqués dans la structure fédérative sont :

LPL (Laboratoire de Physique des Lasers) – UMR 7538 : le LPL poursuit une activité de recherche dans les domaines de la physique et des sciences pour l’ingénieur, de la recherche fondamentale aux applications. Les axes impliquées dans la SF NAP MOSAIC sont :

  • Photonique Organique et Nanostructures (PON) : développement de nouvelles architectures de lasers organiques, étude des nanostructures plasmoniques pour l’amélioration de l’émission des matériaux organiques, et étude de cristaux photoniques linéaires et non linéaires.

  • Gaz Quantiques (GQ) : manipulation de gaz quantiques dans des pièges magnétiques réalisés avec des micro-circuits. Applications des atomes ultra froids aux technologies quantiques (simulation, capteurs)

  • Atomes aux Interfaces (AI) : méthodes de spectroscopie pour étudier l'interaction d'atomes et de molécules au voisinage de surface à des distances "nanométriques" dont le rôle est important dans les technologies quantiques, mesure interférométrique de l’interaction atome-surface avec des atomes ralentis au voisinage de nanoréseaux fabriqués dans la salle blanche de la CPN2

LSPM (Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux) – UPR 3407 : l’objectif de l’unité est de développer des recherches amonts et finalisées dans le domaine de la Science des Matériaux et du Génie des Procédés. Les deux axes impliqués dans ce projet sont :

  • L’axe « Procédés Plasma, NAnostructures et films Minces (PPANAM) » : approche pluridisciplinaire en combinant différents champs de compétences en génie des procédés, électronique et physique des matériaux et en s’appuyant sur des collaborations. Etude des relations entre les mécanismes dans des milieux réactifs gazeux et/ou liquides, les mécanismes de croissance lors des procédés CVD et PVD et les propriétés structurales et fonctionnelles des matériaux élaborés. Il s’agit d’optimiser les procédés mais aussi de mieux maîtriser les propriétés des matériaux en vue d’applications bien ciblées (catalyseurs, dépollution, interaction plasma/matériaux pour la fusion, photonique/optique, ondes acoustiques de surface, revêtements protecteurs, électronique de puissance, spintronique, technologies quantiques…).

  • L’axe « Matériaux Inorganiques et NanOstructureS (MINOS) : travaille sur l’élaboration de matériaux fonctionnels, "scale-up" de procédés d’élaboration, ainsi que l’intégration de matériaux élaborés dans des dispositifs. Des relations structure-propriétés (optiques, électroniques, magnétiques) sont plus particulièrement étudiées. Des applications en catalyse, photonique, enregistrement magnétique, bio-médicine sont visées. Les compositions étudiées sont des oxydes métalliques (purs, dopés et sous forme composites), des métaux, des nitrures du groupe 14 ainsi que leurs solutions solides et les matériaux hybrides organiques-inorganiques à base de nanoparticules inorganiques. Les techniques variés : chimie douce, plasma-chimie, haute pression et haute température, irradiation laser ou encore leurs combinaisons sont mises en œuvre pour la production des matériaux.

CSPBAT (Chimie, Structures, Propriétés de Biomatériaux et d’Agents Thérapeutiques) – UMR 7244 L’équipe Nanomédecine Biomarqueurs Détection (NBD) - groupe NanoPhotoMed : conception, synthèse et caractérisation des nanomatériaux hybrides (Or-polymère; Or-Gd polymère), conception des agents de contraste sous forme de complexe nanométriques innovantes et caractérisation spectroscopique (plateforme Raman, fluorimétrie, SHG), applications en thermo-plasmonique et hyperthermie.

LVTS (Laboratory for Vascular and Translational Science) - INSERM U1148, groupe BioNanomatériaux (BN): synthèse de nanoparticules hybrides (NPh) pour des applications en nano-médecine, caractérisation des propriétés physico-chimiques, fonctionnalisation de surface de NPhs afin d’améliorer leur temps de circulation dans le sang et leur accumulation dans les sites d’intérêts.

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Les plateformes

  • Centrale de proximité CPN2

    • Une plateforme de proximité reconnue par le ministère

    • Technologies génériques : dépôt, lithographie, gravure, recuits, etc.

    • Filières technologiques spécifiques : oxydes fonctionnels, semi-conducteurs organiques, photonique, photovoltaïque, biocapteurs, micro-fluidique, polymères, etc.

 

  •  Plateformes Prisme

L'objectif de cette plateforme est l'étude des structures biologiques (molécules biologiques, membranes cellulaires, cellules...) à partir de techniques innovantes d'imagerie et de spectroscopie (microscopies optiques linéaire et non linéaire, microscopie à l'échelle nanométrique et spectroscopie Raman).

 

  • Plateforme CNanoMat

La plateforme Caractérisation des Nanomatériaux, C-NanoMat (https://cnanomat.univ-paris13.fr/),de l’Université Paris 13, localisée dans le bâtiment recherche de l’UFR SMBH comprend différent équipements (Analyseur par thermogravimétrie, spectrophotomètre Infra-Rouge, spectrophotomètre, spectrofluorimètre, Zetananosizer) dédiés à la caractérisation physico-chimique de nanomatériaux organiques, inorganiques ou hybrides.

Moyens de calcul et de simulation

  • La plateforme MAGI (Christophe Cerin, LIPN)

La plateforme MAGI est une infrastructure de calcul intensif de Paris 13, infrastructure mutualisée, qui offre depuis 2013 des moyens de calcul haute performance. Cet outil interdisciplinaire intéresse des chercheurs travaillant dans des domaines variés des sciences exactes et expérimentales parmi lesquelles la modélisation mathématique, la simulation numérique ou le développement d’outils de calcul ainsi que le traitement de données.

Moyens spécifiques aux équipes

  • Champ proche : AFM morphologique, STM, MEB

  • Caractérisation électrique : statique (I-V), moyenne fréquence (C-V, I-t), haute fréquence (paramètres-S), en basse et haute température (4K-600K)

  • Analytique (SIMS), Raman, surfaces (XPS-XPD, STM), structurale (TEM, DRX)

  • Optique et électro-optique (Fluorescence, photoluminescence, photo-réflectance, électroluminescence)

  • Atomes froids sur microcircuits (micro-pièges magnétiques)

  • Optique non-linéaire (spectroscopie SHG)

  • Diverses sources lasers