Prix Jean Langlois 2020

Depuis de nombreuses années, les scientifiques de l’ESPCI Paris - PSL reçoivent le soutien de la Fondation Jean Langlois à travers plusieurs bourses décernées chaque année. En 2020, la Fondation a décerné le prix Jean Langlois de la Recherche doté de 10 000 euros à l’équipe Théorie des Ondes et Physique Mésoscopique de l’Institut Langevin, et le prix Jean Langlois de diffusion de la recherche doté de 2 500 euros pour chaque lauréat (jeunes chercheurs) à Julien Es Sayed, qui vient de terminer sa thèse au laboratoire SIMM, et Vincent Bertin, doctorant au laboratoire Gulliver et au LOMA à Bordeaux.
« C’est une grande fierté et nous sommes très reconnaissants de voir que la Fondation Jean Langlois, du nom d’un alumnus diplômé de la … 33 ème promotion de l’école, est aussi attachée à la qualité des travaux menés à l’école » souligne Costantino Creton directeur de la recherche. « Des dizaines de projets sont ainsi soutenus, et nos jeunes talents ont pu diffuser leurs travaux dans diverses conférences, sans oublier bien sûr le soutien de la Fondation à l’ESPGG qui a été d’une aide précieuse en 2019 ».

Les chercheurs permanents de l'équipe, de gauche à droite : R. Carminati, R. Pierrat, A. Goetschy et P. Millien.

Prix Jean Langlois de la Recherche : l’équipe Théorie des Ondes et Physique Mésoscopique de l’Institut Langevin

L’équipe s’intéresse à la propagation d’ondes dans les milieux désordonnés et/ou structurés à des échelles inférieures à la longueur d’onde. Les recherches menées concernent l’optique des milieux diffusants et la nanophotonique, même si un grand nombre de concepts et techniques développés s’appliquent à d’autres types d’ondes.
Cette équipe cultive un positionnement original par au-moins deux aspects. D’abord, il s’agit d’une équipe de théoriciens au coeur de l’Institut Langevin, laboratoire très tourné vers les études expérimentales (fondamentales ou appliquées) et l’innovation. L’équipe maintient un équilibre entre des études théoriques en physique des ondes, des travaux menés en commun avec des expérimentateurs sur des sujets fondamentaux, et le développement de méthodes d’analyse pour l’imagerie, pour les télécommunications, et plus récemment pour l’énergie. Une autre caractéristique forte est la complémentarité entre approches théoriques et simulation numérique. Cette équipe a été pionnière dans l’utilisation de modèles numériques en diffusion multiple de la lumière pour pratiquer des "expérimentations numérique" et générer des données synthétiques sur lesquelles appuyer un travail de modélisation. "Grâce à cette culture nous avons pu ouvrir de nouvelles pistes, et c’est une richesse que nous cherchons à pérenniser ", confirme Rémi Carminati.

Le projet vu par Rémi Carminati : matériaux à désordre contrôlé pour la photonique

S’il est connu depuis longtemps que l’ordre partiel à courte ou longue portée dans un système désordonné (suspension colloïdale, verre, poudre, peinture, tissus biologique...) peut changer les propriétés de diffusion de la lumière, le sujet du désordre dit “corrélé” en photonique a suscité un intérêt croissant au cours des dernières années.
Dans ce sujet en plein essor, l’équipe a contribué jusque là au développement de modèles théoriques et de simulations pour des études fondamentales, et à des propositions de concepts nouveaux pouvant mener à des matériaux photoniques dont les propriétés sont contrôlées par l’ordre partiel.
Le projet qui sera développé avec le soutien de la Fondation Jean Langlois visera à produire des premières preuves de concept de nouveaux matériaux photoniques pouvant être obtenus par auto-assemblage en matière molle. En effet l’intérêt pratique de nos études théoriques nous semble indissociable de la possibilité de fabriquer ces matériaux à grande échelle par des approches bottom-up.
Au démarrage, il s’agira d’incorporer dans les outils de simulation des propriétés optiques les types d’ordre partiel qui peuvent être générés en pratique par auto-assemblage. Au final, il s’agira d’aller jusqu’à la réalisation de matériaux ayant des propriétés photoniques nouvelles (preuve de concept). Les outils de simulation permettront de mettre en place une méthodologie d’optimisation de ces propriétés (par exemple maximiser la transparence ou l’absorption, ou obtenir une meilleure saturation de couleurs structurales. L’ESPCI est un lieu privilégié pour développer un tel projet, qui devra connecter la physique des ondes à la physico-chimie de la matière molle.

Avec ces matériaux à désordre corrélé, le projet visera en particulier à explorer :
–  La possibilité de concevoir et fabriquer des matériaux utiles pour des applications photoniques et qui soient composés essentiellement d’eau ! (comme les hydrogels de collagène ou les suspensions de microgels sur lesquels travaillent des équipes avec lesquelles nous collaborons déjà). Il y a un domaine à explorer dans ce qui pourrait être appelé “water photonics”.
–  L’idée de réaliser des absorbeurs ou émetteurs thermiques efficaces formés de matériaux peu denses, qui pourraient avoir un intérêt dans le domaine de l’énergie, par exemple pour le refroidissement radiatif passif, qui est redevenu un sujet majeur récemment du fait des contraintes liées au réchauffement climatique et au besoin de réduire la consommation énergétique des systèmes de climatisation. Il y a là une application potentiellement importante de ces matériaux désordonnés photoniques.

Deux jeunes chercheurs récompensés pour leurs travaux de thèse

Julien Es Sayed, Thèse au SIMM- actuellement en post-doc aux Pays-Bas

Quelle est votre thématique de recherche ?

Durant ma thèse, mes recherches s’orientaient sur l’élaboration d’assemblages réversibles de nanoparticules molles appelées microgels. Les perspectives de ce travail avaient à la fois une portée fondamentale et plus appliquée. D’une part, un contrôle fin de l’assemblage de ces « billes » nanométriques (directionnalité, nature) fait l’objet d’un intérêt croissant afin de mimer à une échelle de taille observable l’assemblage des atomes dans une molécule. D’un point de vue plus appliqué, l’assemblage des microgels par des liens supramoléculaires réversibles nous a permis de développer des gels clivables assimilables à des édifices de Légos que l’on peut faire, défaire, remettre en forme à volonté. Mais nous avons aussi mis à profit ces propriétés de réversibilité aux interfaces pour développer des émulsions stimulables par oxydation.

Que pensez-vous de l’écosystème de l’ESPCI pour mener vos recherches ?

Travailler à l’ESPCI, et je peux même étendre à tout le quartier latin, est une opportunité formidable pour pouvoir développer pleinement ses recherches. Pour ma part, cette concentration géographique de compétences m’a été très bénéfique. J’ai très aisément pu naviguer entre les différents laboratoires ou établissements pour apprendre et échanger avec des chercheurs en général très accessibles. A ce propos, je remercie mes encadrants Patrick Perrin et Nicolas Sanson qui m’ont laissé une grande liberté de mouvements.

Avez-vous une idée de ce que vous allez faire avec cette bourse ?

Jecompte utiliser la bourse pour participer à une conférence internationale ou une école d’été où je pourrai présenter mes travaux et tenter d’initier des collaborations avec des chercheurs dont les thématiques de recherche pourraient être complémentaires avec les miennes.

Quelles sont vos perspectives post-thèse (si vous y avez déjà réfléchi !) ?

J’ai fini ma thèse en octobre dernier et je suis maintenant en post doctorat à l’université de Groningen aux Pays-Bas depuis début avril (dans les faits j’ai majoritairement été en télétravail depuis Paris !). Je vais travailler sur l’élaboration de matériaux bio-inspirés mis en forme en milieu aqueux à partir d’interactions électrostatiques entre polymères. Les applications visées sont principalement des adhésifs humides et des fibres de haute performance.

Vincent Bertin doctorant Gulliver/LOMA

Quelle est votre thématique de recherche ?

Je suis un physicien théoricien travaillant dans le domaine de la matière molle au laboratoire Gulliver à l’ESPCI Paris et au LOMA à l’université de Bordeaux. Je m’intéresse aux comportements de matériaux complexes en confinement. Plus particulièrement, je travaille sur les films minces de polymère et sur les interactions élastohydrodynamiques dans les écoulements de lubrification.

Que pensez-vous de l’écosystème de l’ESPCI pour mener vos recherches ?

L’écosystème de l’ESPCI est extrêmement enrichissant. L’école héberge plusieurs laboratoires de renommée internationale qui étudient également la matière molle, ce qui est permet une réelle émulation scientifique. J’assiste à des séminaires au quotidien et j’interagis avec de nombreux chercheurs experts du domaine.
J’ai notamment découvert la microfluidique lors de ma thèse et je collabore depuis avec un chercheur de l’institut Pierre Gilles de Gennes. Par ailleurs, tous les ans, les laboratoires accueillent des chercheurs internationaux grâce
aux bourses de l’école. J’ai eu la chance de travailler ces dernières années avec Kari Dalnoki-Veress et Herbert Hui, deux chercheurs canadien et américain invités par l’école.

Avez-vous une idée de ce que vous allez faire avec cette bourse ?

Cette bourse va me permettre de me rendre à la conférence internationale de mécanique appliquée
(https://www.ictam2020.org/) qui se déroulera à Milan en août 2021. Je vais y présenter mon travail de thèse qui a été accepté pour une communication orale. Suite aux mesures sanitaires la conférence a été repoussée d’un an, et je me réjouis d’avance d’y assister l’année prochaine.

Quelles sont vos perspectives post-thèse (si vous y avez déjà réfléchi !) ?

Je suis en pleine maturation de mon projet post-thèse. J’envisage de continuer dans la recherche fondamentale et de candidater pour un post-doctorat. Fervent défenseur du climat, je pense changer de thématique de recherche et m’intéresser au réchauffement climatique et/ou à la transition énergétique. La bourse me permettra également
de visiter des laboratoires qui travaillent sur ces thématiques afin de préparer au mieux mon projet scientifique.

Pour en savoir plus

Equipe de l’Institut Langevin :

O. Leseur, R. Pierrat and R. Carminati, High-density hyperuniform materials can be transparent, Optica 3, 763 (2016).
F. Bigourdan, R. Pierrat and R. Carminati, Enhanced absorption of waves in stealth hyperuniform disordered media, Opt. Express 27, 8666 (2019).
A. M. Paniagua-Diaz, I. Starshynov, N. Fayard, A. Goetschy, R. Pierrat, R. Carminati and J. Bertolotti, Blind ghost imaging, Optica 6, 460 (2019).
C. Salameh, F. Salviat, E. Bessot, M. Lama, J.M. Chassot, E. Moulongui, Y. Wang, M. Robin, A. Bardouil, F. Artzner, A. Marcellan, C. Sanchez, M. Giraud-Guille, M. Faustini, R. Carminati and N. Nassif, Origin of transparency in scattering biomimetic collagen materials, PNAS 117, 11947 (2020).
https://www.espci.psl.eu/fr/actualites/2018/une-nouvelle-relation-entre-lumiere-transmise-et

La thèse de Julien Es Sayed :

https://www.espci.psl.eu/fr/actualites/2020/materiaux-mous-reversibles

Reversible Assembly of Microgels by Metallo-Supramolecular Chemistry
Julien Es Sayed, Cédric Lorthioir, Philippe Banet, Patrick Perrin and Nicolas Sanson
Angewandte Chemie International Edition 2020
https://doi.org/10.1002/anie.201915737

La thèse de Vincent Bertin

Symmetrization of Thin Freestanding Liquid Films via a Capillary-Driven Flow
Vincent Bertin, John Niven, Howard A. Stone, Thomas Salez, Elie Raphaël, and Kari Dalnoki-Veress
Phys. Rev. Lett. 124, 184502 – 2020
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.184502