(Nano)matériaux

Présentation

Les nanomatériaux représentent une classe de matériaux structurés à l’échelle nanométrique, offrant des propriétés uniques pour innover dans de nombreux secteurs technologiques. Les nanomatériaux utilisés dans le cadre des travaux du LN2 comprennent des structures nanoporeuses, des membranes ou des films minces nanoarchitecturés, ainsi que des colloïdes ou des nanoparticules.

Les chercheurs du LN2 poursuivent des objectifs tels que : comprendre les mécanismes fondamentaux de synthèse et transformation des matériaux nanostructurés, optimiser les nanostructures par simulation numérique, développer des procédés de fabrication ou de nanostructuration, mettre au point des outils de caractérisation adaptés à l’échelle de ces nanostructures, intégrer les nanomatériaux fonctionnels dans les dispositifs ou des matrices pour finalement étudier l’impact des nanomatériaux sur la technologie, la santé et la société.  

Historique

Le LN2 occupe une place importante dans le domaine des (nano)matériaux, notamment par son approche interdisciplinaire et ses infrastructures spécialisées logées au 3iT. L’établissement de cet axe, appuyé par l’arrivée d’expérimentateurs et de simulateurs reconnus, reflète l’évolution récente du laboratoire dans ce champ de recherche.

En particulier, la création en 2023 de la Chaire de recherche UMICORE sur les nanomembranes de semiconducteurs et l’optoélectronique flexible marque une étape dans la reconnaissance du LN2 à l’échelle internationale. La Chaire sur l’ingénierie des couches minces en partenariat avec Teledyne MEMS, établie peu après en 2024, est un autre exemple de succès qui s’appuie sur socle de LN2. Ces chaires permettent d’appuyer le développement de nouveaux nanomatériaux et leur intégration dans les dispositifs électroniques.

La collaboration avec les plateformes 3iT.Nano et 3iT.Matério offre aux équipes du LN2 un accès à des équipements avancés pour la caractérisation et la fabrication des matériaux. L’ensemble des expertises, des infrastructures et des partenariats favorise la contribution du LN2 à la recherche sur les (nano)matériaux, tant au Canada qu’à l’international.

Projets en cours 

Les applications visées sont nombreuses : microbatteries toutes solides pour l’électronique portable, nanomembranes pour cellules solaires flexibles ou pour microcapteurs de forces colloïdaux, accumulateurs de contaminants, surfaces nanostructurées antibactériennes, synthèse de nanomatériaux pour la catalyse et sondes de détection d’allergènes. Ces innovations s’inscrivent pleinement dans les objectifs de développement durable : en matière d’énergie, par la mise au point de solutions de stockage plus performantes et durables ; en matière de santé, grâce au développement de sondes optiques implantables et de détection d’allergènes ; et en matière d’environnement, via la création de nouveaux dispositifs de détection et de dépollution par de nouveaux procédés permis par les nanomatériaux catalytiques.

Le développement de microbatteries tout solide utilisant des anodes en silicium poreux promet de révolutionner le stockage d’énergie pour l’électronique portable et les dispositifs médicaux implantables. Ces batteries offriront une densité énergétique supérieure et une durée de vie prolongée grâce à l’optimisation des structures poreuses et l’intégration d’électrolytes polymères innovants.

Le projet portant sur la synthèse et la caractérisation de nanomembranes flexibles, soutenu par la Chaire UMICORE, vise à faciliter l’accès aux technologies photovoltaïques et optoélectroniques en réduisant les coûts de production. L’application du procédé Peeler permettra l’intégration de lasers et caméras SWIR sur substrats flexibles, ouvrant la voie à de nouvelles applications en santé et communications.

Les matériaux colloïdaux nanostructurés représentent une réponse concrète aux défis environnementaux. Le développement de surfaces antiadhésives pour lutter contre la prolifération de microorganismes tels que des bactéries et d’organismes tels que des moules zébrées dans les systèmes d’eau potable, la mise au point de membranes fonctionnalisée par des colloïdes pour la détection du mercure en Arctique, illustrent l’engagement du LN2 envers des solutions durables à des problèmes environnementaux.