Patrick Batail, chercheur en chimie
« Une chimie ancrée dans les nouvelles technologies »
L'équipe Cimi (Chimie inorganique, matériaux, interfaces) du laboratoire Moltech-Anjou construit des solides à partir de molécules (constituées de carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore, souffre…) de complexité modulable, délibérément créées grâce à la synthèse pour s’auto-assembler selon des architectures favorables à la circulation des électrons et au couplage des spins.
Dirigée par Patrick Batail, l'équipe travaille à concevoir des matériaux moléculaires sous forme de solides cristallins. En partenariat avec des physiciens expérimentateurs à Angers, Orsay, Lausanne, Los Angeles, etc., des théoriciens à Barcelone, Genève, etc., ils révèlent un foisonnement de réponses des électrons au sein de ces objets cristallins sous l’effet de la lumière, du courant électrique, du champ magnétique, de la température ou de la pression afin de comprendre leurs propriétés et les développer pour des technologies du futur.
Parmi les propriétés ayant le potentiel de modifier les frontières technologiques, la supraconductivité est un axe de travail fort de l'équipe Cimi. Les supraconducteurs sont des matériaux qui conduisent le courant électrique sans perte d'énergie (ce sont des métaux dont la résistance devient nulle) et expulsent un champ magnétique en dessous d’un température dite critique qui reste encore trop faible pour des applications à température et pression ambiantes aujourd’hui. La découverte de nouveaux matériaux est un champ de recherche très intense dans un contexte où les chercheurs butent encore sur la compréhension profonde de cet état de la matière aux propriétés extraordinaires. Les applications vont des nano-dispositifs pour l’électronique à la lévitation (par exemple d’une motrice sur des rails) en passant par des bobines “supraconductrices”, indispensables par exemple pour la construction d’aimants pour l’imagerie médicale.
Le travail de l'équipe est ainsi clairement axé sur les nouvelles technologies, y compris celles inhérentes aux propriétés du spin de l’électron au sein de ces matériaux. « Les disques haute densité au cœur des smartphones et autres i-“machines” n'existeraient pas sans la découverte du phénomène de couplage de ces spins, oscillants entre des structures en couches magnétiques au sein de tels matériaux », dévoile Patrick Batail.
Les hélices (ou rotors) moléculaires est un autre axe de recherche qui a émergé récemment au sein de l’Equipe de Patrick Batail. Synthétisés puis installés dans des solides cristallins, ces rotors y tournent à des fréquences considérables (plusieurs centaines de gigahertz) et l’équipe à découvert que leur dynamique est couplée à celle des électrons délocalisés dans le solide. La découverte (en collaboration avec des physiciens du laboratoire) d’une réponse optique singulière des cristaux de rotors moléculaires illuminés par un laser ouvre des perspectives en opto-électronique. Elles sont activement explorées grâce à cette synergie entre équipes angevines. Les chercheurs développent de nouvelles cibles synthétiques pour des applications en imagerie du vivant, et regardent la réponse optique associée à ces hélices dans d'autres systèmes comme les polymères ou les gels.
Thérèse Rosset