Équipe CRISP – Cristallographie et Relations Structure-Propriétés

L’équipe CRISP s’intéresse à la fois au développement des méthodes cristallographiques fondamentales, à l’élaboration d’instrumentation originale, et à leurs applications à l’étude de matériaux. L’équipe contribue au développement de méthodes avancées pour l’étude de structures difficiles (macles, polytypes, structures désordonnées) et de structures cristallines nanométriques (nanocristallographie), ainsi que pour la détermination et l’analyse précise de la densité électronique de solides cristallins (topologie de la densité électronique et du potentiel électrostatique, affinement joint). L’équipe développe une plateforme instrumentale pour les études cristallographiques sous contraintes (diffraction sous champ électrique, photocristallographie, diffraction sous pression) et la cristallographie résolue en temps (détecteur à pixels hybrides XPAD). Les thématiques de recherche trouvent des applications dans le domaine des matériaux moléculaires magnétiques, des matériaux photocommutables, des minéraux, et des molécules d’intérêt biologique ou pharmaceutique.

Ingénierie cristalline

cryst-eng1Le groupe Ingénierie Cristalline s’intéresse au contrôle de l’organisation moléculaire dans l’espace, ainsi qu’à la modulation de l’intensité des interactions intermoléculaires impliquées dans cette organisation. L’étude des interactions intermoléculaires directionnelles est au cœur de notre démarche. Elle s’appuie sur l’utilisation de l’influence de l’environnement intra- et intermoléculaire afin de diriger l’agencement moléculaire cristallin, et ainsi de modifier les propriétés physico-chimiques des solides cristallins. L’étude de la distribution électronique et de ses propriétés dérivées à partir de méthodes expérimentales (DRX) et théoriques (calculs quantiques) permet de caractériser les interactions interatomiques et intermoléculaires mises en jeu.

Cristallographie et nano-cristallographie des matériaux commutables

dinitrosyl2Notre activité de recherche consiste en l’élaboration et la caractérisation de matériaux inorganiques, moléculaires, nanomatériaux, et nanocomposites présentant des propriétés structurales, magnétiques, optiques, électroniques remarquables qui peuvent être contrôlées par un stimulus externe (pression, champ électrique, laser). Ces études sont rendues possibles grâce à notre plateforme multi-stimuli de cristallographie sous contrainte. Les relations structure-propriétés résolues spatialement et résolues en temps sont un point central de notre méthodologie.

  • Pour en savoir plus…
  • Cristallographie mathématique et ses applications

    La cristallographie mathématique s’occupe de l’exploration des relations structure / propriétés sur la base de la symétrie de la matière condensée. Celle-ci étant composée d’un agencement périodique et ordonné d’atomes, on peut rationaliser sa structure en terme d’un groupe de symétrie, si la symétrie concerne la totalité de l’espace du cristal, ou d’une catégorie plus générale (groupe sous-périodique, groupoïde) si elle ne concerne qu’un sous-espace. Pour les objets hétérogènes, comme les macles, un autre type de généralisation se rend nécessaire : la symétrie polychromatique. Quelques idées plus précises sont présentées dans les pages ci-dessous

    Matériaux Magnétiques Moléculaires et développements méthodologiques

    magmolLes matériaux magnétiques moléculaires sont présentés comme une voie d’avenir dans les domaines du stockage d’information ou de l’électronique moléculaire. Leur intérêt réside dans la possibilité qu’ils offrent d’enregistrer une information magnétique à l’échelle moléculaire (≈ 10-9 m). Avant d’envisager de telles applications il est nécessaire de bien comprendre les processus qui contrôlent leurs propriétés à ces échelles nanométriques. Depuis de nombreuses années des recherches sont menées dans ce but. Puisqu’il s’agit là de processus à la fois magnétiques et électroniques, locaux et à longue portée, nous proposons de combiner les informations provenant de différentes expériences (diffractions de rayons X et de neutrons polarisés, diffusions Compton magnétique ou non) dans un modèle unique. Cette démarche passe par la détermination expérimentale de la matrice réduite à 1 électron. Pour ce faire, nous travaillons à réaliser un programme permettant cette modélisation ce qui pose de nombreuses questions sur des aspects très variés (nouveaux algorithmes, pondération entre les expériences, stratégies d’affinement …).

    Instrumentation

    XPADL’équipe CRISP développe une plateforme de cristallographie sous contraintes (pression, champ électrique, laser) avec pour objectif l’étude de la réponse structurale de solides cristallins sous perturbation. Dans ce but, nous avons équipé un diffractomètre à microsource rayons X de laboratoire d’un détecteur rapide à pixels hybrides (XPAD). Le détecteur peut être synchronisé à un champ électrique externe périodique pour étudier des matériaux cristallins piezoélectriques, ou à une source laser pulsée pour réaliser des expériences de photocristallographie résolue en temps.

  • Pour en savoir plus…