Nanostructured Materials

Les matériaux avancés possédant de meilleures propriétés et/ou de nouvelles propriétés sont à la base de nombreuses innovations techniques. Par ailleurs, ils sont indispensables pour couvrir les besoins accrus d’une population mondiale croissante dans les domaines de l’énergie, de l’environnement et de la santé. La nanotechnologie est considérée comme une des approches prometteuses pour le développement de nouveaux matériaux et procédés de fabrication.

Les matériaux et dispositifs nanostructurés tirent parti de phénomènes et de propriétés physiques auxquels une simple miniaturisation ne permet pas d’accéder. «Nano» est donc plus qu’une étape de miniaturisation supplémentaire. L’utilisation des phénomènes nanométriques en recherche et développement des matériaux implique de repousser les limites de la faisabilité physique et technique. L’explication rationnelle de ces effets débouche alors sur des résultats et des connaissances essentiels pour le succès du développement des nanomatériaux et des nanotechnologies.

L’excellence dans les domaines de la physique et de la chimie et dans les sciences de l’ingénieur est ici décisive pour la compréhension et la maîtrise des phénomènes qui apparaissent au niveau des molécules et des atomes pour parvenir à créer à l’aide des méthodes de production appropriées les matériaux recherchés. Pour renforcer sa force innovatrice dans le développement de technologies et matériaux nouveaux, l’Empa a regroupé ces compétences importantes dans son axe de recherche «Matériaux nanostructurés».

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Les propriétés physiques de matériaux et revêtements nanostructurés reposent sur des interactions subtiles et complexes des nanocomposants qui apparaissent en particulier à leurs interfaces. Les possibilités de recours à des méthodes expérimentales dans la recherche et le développement de tels matériaux sont limitées. La conception des matériaux assistée par ordinateur, avec ses algorithmes de modélisation, de simulation et de design des matériaux, est ainsi devenue un instrument incontournable pour le développement et l’essai des matériaux et dispositifs nanostructurés. Ce nouveau domaine de recherche, dans lequel l’Empa mène depuis quelques années déjà des activités intenses, est d’une importance stratégique et doit ainsi continuer à être développé.

En tant qu’institut de recherche de pointe suisse dans le domaine des matériaux, des interfaces et des revêtements nanostructurés, l’Empa désire promouvoir, dans le cadre de projets de coopération, l’exploitation des effets nanométriques dans des applications pratiques. Dans ce domaine scientifique au carrefour de la physique, de la chimie et de la biologie, elle peut s’appuyer sur un très large savoir-faire interdisciplinaire. Dans la technique énergétique durable, par exemple, nous travaillons sur des solutions qui vont des cellules photovoltaïques à couches minces en passant par la conversion thermoélectrique et jusqu’aux carburants synthétiques (voir axe de recherche «Energie». L’Empa collabore aussi avec la branche de la technologie de l’information et de la communication sur de nouveaux matériaux et concepts; par exemple sur des structures de graphène auto-organisées créées à partir de molécules précurseurs.

L’Empa ne travaille pas seulement au développement de matériaux nanométriques, elle étudie aussi les risques qu’ils pourraient présenter pour la santé humaine et l’environnement. Dans son axe de recherche «Santé et performances humaines» elle crée des systèmes in-vitro avancés pour évaluer la sécurité des nanomatériaux avant qu’ils ne soient lancés à grande échelle sur le marché.