Les thèmes de recherche de l’équipe se situent à l’interface entre la matière molle, la dynamique des fluides et les nanosciences. Elle combine expériences, théorie et modélisation numérique pour explorer les mécanismes de transport aux interfaces, de l’échelle macroscopique à l’échelle moléculaire. Ses activités récentes se concentrent en particulier sur la nanofluidique, c’est-à-dire le transport nano-fluidique dans les nanopores, les nanotubes et les matériaux 2D, et visent à mettre en évidence les propriétés parfois exotiques du transport à ces échelles ultimes. Elle explore également les propriétés mécaniques à l’échelle nanométrique à l’aide de microscopes à force atomique spécifiquement développés dans le laboratoire. Les phénomènes inattendus qui émergent à ces échelles permettent d’explorer de nouvelles pistes dans les domaines de l’énergie et du dessalement. Une start-up, Sweetch Energy, est née des travaux de l’équipe sur ces sujets.
Récemment, l’équipe a prédit une nouvelle contribution quantique à la force de frottement solide-liquide, qui résulte du couplage des fluctuations de charge de l’eau avec les excitations électroniques à l’intérieur du solide. Cette nouvelle théorie a permis de rationaliser l’observation expérimentale du glissement de l’eau en fonction du rayon dans les nanotubes de carbone. Plus important encore, elle révèle un changement de paradigme pour l’hydrodynamique à l’échelle nanométrique que l’équipe explore actuellement dans le cadre d’un projet européen « ERC synergy n-aqua » avec les équipes de Mayence et de Cambridge.
Recrutement
Offre de thèse financée: “Reactive solid-liquid interfaces in operando“
2D metal carbides called MXene are emerging materials for energy-related applications as they can acquire huge charge in aqueous electrolytes and for sustainable electro-catalytic applications as they can integrate SAC (Single Atom Catalyst) and perform as well as expensive referenced electrodes. Consequently, a subtle interaction between the electrons of the metallic MXene and the ions and/or small molecules in the aqueous solvent has yet to be discovered through realistic simulations of the solid/liquid interface at the electronic (quantum) scale. This theoretical project will be carried out in close collaboration with the experimental part of our Micromegas team.
The PhD student will participate in the FLUXIONIC Marie Sklodowska-Curie PhD network, an interdisciplinary European network bringing together academic and industrial partners in 8 countries on the control of water and ion transport (and more generally of soft matter) on the nanometric scale (https://www.fluxionic.org/). Please note: there are strict mobility conditions to be met before you can apply (you must have been resident in France for less than 12 months at the start date of your thesis contract (planned for 01/10/2024 but flexible).
Superviseur & contact: Marie-Laure Bocquet
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Pôles
Théorie
Notre équipe utilise des méthodes analytiques et numériques pour modéliser et étudier les phénomènes de nanofluidique. Du côté analytique, nos outils recouvrent une large gamme de la physique, allant de la physique statistique hors-équilibre à la théorie quantique des champs perturbative, en passant par la mécanique des fluides classiques. Du côté numérique, nous travaillons à toutes les échelles, de la DFT (théorie de la fonctionnelle de la densité électronique) qui décrit la matière au niveau des orbitales électroniques des atomes jusqu’à la résolution d’EDP macroscopiques, en passant par la dynamique moléculaire (MD) classique.
Expérimental
Notre équipe utilise des méthodes expérimentales de pointe pour étudier la nanofluidique. Nous sommes capables de fabriquer des canaux aux nanoéchelles par assemblage van der waals en salle blanche en utilisant des matériaux tels que le graphène, graphite. Nous faisons ensuite des mesures de transport nanofluidique en utilisant principalement de l’eau, du sel, du glycérol et des liquides ioniques. Pour ces mesures, nous utilisons divers outils « maison » notamment les microscopes à force atomique (AFM), un microscope confocal ainsi que divers appareils de mesures électriques.
Innovation
Notre équipe s’intéresse aussi aux applications concrètes des découvertes nanofluidiques de l’équipe. En travaillant notamment sur le développement des microscopes à force atomique (AFM) et la fabrication de membranes de matériaux 2D, nous transformons la compréhension des échelles nanométriques en dispositifs macroscopiques novateurs brevetés pour résoudre des problèmes industriels et écologiques.
Membres de l’équipe
Responsable d’équipe
Personnels Permanents
Personnel Technique
Quelques images
Locaux et accès
École Normale Supérieure
24 rue Lhomond, 75005 Paris
Salle LS161
Institut Pierre-Gilles de Gennes
6 rue Jean Calvin, 75005 Paris
3ème étage