Lucie Marpinard, auteur/autrice sur Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-objets

Thèse : Nanoparticle based catalysis

6 octobre 202515 janvier 2024 par Lucie Marpinard

Thèse : Nanoparticle based catalysis Experimental thesis in the Nanostructure and Organometallic Group, codirection : Lise-Marie Lacroix (LPCNO) and Pr. Richard Tilley (University of New South Walles, Signey, Australia). Duration : 3 to 4 years. Location : LPCNO, INSA, Toulouse (France) and UNSW, Sidney (Australia) Key words : Metallic nanoparticle, single atom, electrochemistry description and … Lire la suite

Un procédé low-tech de métallurgie basée sur l’utilisation d’urine et d’énergie solaire concentrée.

1 septembre 2026Actualités du LPCNOUn procédé low-tech de métallurgie basée sur l’utilisation d’urine et d’énergie solaire concentrée. Remplacer le charbon par de l’urine et du soleil ? C’est cette idée low-tech un peu folle formulée il y a une dizaine d’années que des scientifiques des équipes NCO et Nanomag ont réussi à concrétiser. Il s’agissait de remplacer le charbon fossile ou le charbon de bois dans le domaine de la métallurgie. Cette dernière consiste à transformer le minerai d’oxyde de fer extrait des mines en de l’acier utilisable pour la fabrication de différents objets. Le charbon a deux rôles dans ce procédé utilisé depuis des millénaires : un rôle chimique et un rôle de producteur de chaleur. Dans le procédé mis au point dans le laboratoire toulousain, la chaleur est apportée directement par la concentration d’un rayonnement lumineux, et les molécules chimiques nécessaires proviennent de l’urine. Ce procédé est faiblement émetteur de carbone, ne nécessite ni électricité, ni charbon fossile, ni bois, et enfin se base sur des ressources accessibles partout sur la planète : du soleil et de l’urine. Il est donc en parfaite adéquation avec la philosophie low-tech qui a animé les scientifiques à l’origine de l’étude.Article : « « Natural sciences for post-growth in practice: low-tech iron oxide reduction under a concentrated light flux using urine-derived ammonia and hydrogen as reducers», M.-H. Pietraru, M. Luu, J. P. Smit, S. Lachaize, J. Carrey, J. Clean. Prod. 576, 149114 (2026)Marion Luu, qui a effectué son doctorat au LPCNO sur ce sujet : « Nous avons montré que l’urine peut être une bonne source d’ammoniac, qui est lui-même un réducteur de l’oxyde de fer. Nous avons étudié deux méthodes différentes pour produire l’ammoniac à partir d’urée : l’une consistant à chauffer l’urée à l’aide du rayonnement solaire et l’autre consistant à stimuler la décomposition de l’urée à l’aide de graines broyées. Et ces deux méthodes nous ont permis de produire du fer ! ». Ce schéma montre le principe d’un procédé permettant de réduire de l’oxyde de fer à partir d’urine et d’énergie solaire concentrée. Deux voies possibles pour produire de l’ammoniac sont représentées : en haut, la pyrolyse de l’urée ; en bas, la décomposition de l’urée en solution aqueuse, stimulée par des graines broyées. Dans l’article publié par Pietraru et al., les étapes 3, 2’, 3’ et 4’ ont été étudiées, tandis que les étapes 1 et 2 ont déjà été étudiées dans la littérature Sébastien Lachaize, chercheur au LPCNO et co-auteur de l’étude : « Ces travaux sont l’aboutissement d’un projet et d’une idée que nous avons eue il y a presque dix ans, en nous demandant à quoi ressemblerait une recherche scientifique en low-tech. Nous avons commencé par montrer que la réduction de l’oxyde de fer sous flux lumineux concentré était possible avec de l’hydrogène, puis de l’ammoniac, et enfin maintenant de l’urée.Julian Carrey, chercheur au LPCNO et co-auteur de l’étude : « Nous souhaitions nous attaquer à la métallurgie du fer car c’est un procédé très proche des besoins fondamentaux des humains, mais dont le principe de base n’a pas évolué depuis des millénaires : utiliser du carbone. Nous souhaitions montrer qu’une métallurgie low-tech qui ne soit pas basée sur le carbone est possible. Le procédé ne contribuerait ainsi ni à la déforestation ni à l’épuisement des énergies fossiles. ».Les scientifiques ont estimé la quantité maximale de métal qui pourrait être produite à l’aide de ce procédé, si l’entièreté de l’urine humaine lui était consacrée. Elle s’élève à une quinzaine de kg par an et par personne, une quantité bien plus faible que l’acier produit actuellement (environ 250 kg/an). Les scientifiques à l’origine du projet argumentent que la quantité considérable d’acier produite actuellement est dans tous les cas incompatible avec l’habitabilité de la planète sur le long terme et qu’elle doit impérativement décroitre fortement.Un tel projet de recherche vise ainsi à alimenter les réflexions sur le système technique d’une société post-croissance, qui serait à la fois pérenne, équitable et conviviale, et dans lequel les technologies utilisées seraient low-tech. Les scientifiques à l’origine du projet espèrent que leurs résultats vont encourager d’autres équipes à aborder leurs thématiques de recherche avec l’angle low-tech, afin de prendre en compte l’urgence écologique et climatique, dont on perçoit jour après jour plus fortement les conséquences sur nos vies.Marie-Hélène Pietraru, post-doctorante au LPCNO : « Face à l’urgence climatique et écologique, il nous semble que les questions de recherche doivent se poser différemment. Nous prônons une nouvelle manière d’aborder la recherche scientifique, qui prenne en compte les limites planétaires et soit pertinente pour un monde post-croissance. La recherche scientifique sur la décroissance a jusqu’à présent été principalement effectuée par les économistes. Nous essayons de montrer par cet article que les sciences naturelles et l’ingénierie sont nécessaires dans ce nouveau paradigme ».Compléments scientifiques► La métallurgie consiste à transformer l’oxyde de fer (Fe2O3) en fer (Fe) à l’aide d’un réducteur chimique, qui est traditionnellement le carbone, suivant ainsi l’équation Fe2O3 + 3/2 C → 2 Fe + 3/2 CO2. Il est possible d’utiliser des réducteurs sans carbone, tels que l’hydrogène ou l’ammoniac. Dans ce cas, il n’y a pas d’émissions de CO2 lors du procédé. C’est actuellement la voie envisagée par l’industrie pour décarboner ce procédé. Néanmoins, dans le procédé industriel envisagé aujourd’hui, produire l’hydrogène ou l’ammoniac nécessite des procédés high-tech basés sur l’utilisation de quantités très importantes d’électricité. Ainsi, notre équipe avait calculé, dans un article publié en 2025, qu’il faudrait entre 1/5 et 1/4 de la production d’électricité mondiale pour décarboner la métallurgie en utilisant ce procédé [1].► Pour remplacer le charbon en tant que source de chaleur, le principe consiste à concentrer les rayons du soleil à l’aide de grands réflecteurs pour élever la température d’un réacteur ; il s’agit du « solaire à concentration ». Ce principe peut être utilisé à l’échelle domestique pour cuisiner [2], mais également à plus grande échelle pour produire de l’électricité. Il y a plusieurs centrales de ce type en Espagne ou en Afrique du Nord. Le principe de ces centrales solaires pourrait être utiliser pour la production métallurgique. Des collaborateurs de notre équipe, au four solaire d’Odeillo, ont fait des expériences et des modèles montrant que cela était possible [3-5].► Le composant principal de l’urine est l’urée, à une concentration moyenne d’environ 20 g/L. L’urée se décompose en ammoniac sous l’effet de la chaleur ou d’une enzyme, l’uréase, qu’on trouve dans certaines plantes et certaines bactéries. Ces bactéries contenant l’uréase peuvent se développer au cours du temps dans de l’urine stockée ou dans les eaux usées, et donc permettre la décomposition de l’urée en ammoniac dans l’urine sans ajout de produit chimique supplémentaire. Dans notre étude, nous avons montré qu’on pouvait aussi accélérer considérablement la décomposition d’urée en ammoniac en rajoutant à l’urine des graines broyées de soja ou de pastèque. Nous avons également montré que l’on peut décomposer l’urée en la soumettant à un flux lumineux concentré qui va permettre de la chauffer. Quelle que soit la méthode utilisée, l’ammoniac ainsi produit peut être utilisé pour transformer l’oxyde de fer en fer.► Actuellement, le procédé métallurgique le plus courant, réalisé dans des haut-fourneaux, est basé sur l’utilisation de charbon. Ce procédé conduit à l’émission de 2,2 tonnes de CO2 par tonne d’acier produit. Plus généralement, les 2 milliards de tonnes d’acier produits par an sont responsable de 8% des émissions de CO2 mondiales►Les low-techs, qui ont été popularisées en France par Philippe Bihouix [6], sont des technologies qui sont adaptées aux enjeux écologiques et sociaux de notre temps. Dans un article publié en 2021, notre équipe considère qu’une technologie est low-tech si « elle constitue une brique élémentaire d’une société pérenne, équitable et conviviale » [7]. La recherche scientifique en low-tech est actuellement peu développée, mais on peut signaler deux articles écrits par des équipes françaises, l’un sur les low-techs en général [8], et l’autre sur les low-techs en médecine [9]._____________________________[1] “Towards solar metallurgy: Iron ore reduction by ammonia under concentrated light flux”, M. Luu, B. Sanglard, S. Lachaize, J. Carrey, Solar Energy 287, 113250 (2025)[2] « Décarboner notre façon de cuisiner : la parabole solaire est-elle une bonne option ? », J. Carrey, B. Sanglard, L. Tiruta-Barba, S. Lachaize, The Conversation, 4 juin 2024. “Life cycle assessment of a parabolic solar cooker and comparison with conventional cooking appliances”, B. Sanglard, S. Lachaize, J. Carrey and L. Tiruta-Barna, Sustain. Prod. and Cons. 42, 211 (2023)[3] “A Novel Rotary-Cavity Reactor for Sustainable Solar Metallurgy: Design and Experimental Demonstration of Direct Reduction of Iron Ore”. S. Abanades, R. Garcia et J. Cong, Chemical Engineering Journal 505, 159441 (2025).4] “Solar-Aided Direct Reduction of Iron Ore with Hydrogen Targeting Carbon-Free Steel Metallurgy”. S. Abanades et S. Rodat, Renewable Energy 235, 121297 (2024).[5] “Dynamic Simulation of a Solar-Based Iron Producing Plant Using Hydrogen as Reductant”, D. Jaffré, S. Rodat et S. Abanades, Chemical Engineering Science 320, 122429 (2026).[6] “L’âge des low-techs”, Philippe Bihouix, Le seuil (2014)[7] “Les low-techs comme objet de recherche scientifique. Vers une société pérenne équitable et conviviale”, J. Carrey, S. Lachaize, G. Carbou, La pensée écologique (2021)[8] “Low-tech approaches for sustainability: key principles from the literature and practice”, A.Tanguy, L. Carrière and V. Laforest, Sustainability: Science, Practice and Policy 19, 2170143 (2023).[9] “Low-tech medicine: Enhanced definition and scope. A narrative review », T. Daly, D. Vaidis, J. Brunier et al., Adv Clin Exp Med., doi:10.17219/acem/224445 (2026) [...]

Des aimants sans matière critique?

19 mai 2026Actualités du LPCNO / Non classéDes aimants sans matière critique? Comment faire des aimants sans terres rares? Ces métaux, principalement extraits en Chine, sont aussi performants que polluants, et nous travaillons au sein d’un consortium de 5 laboratoires à créer une alternative à base de fer, bien que ce matériau soit un vrai casse-tête pour les chimistes ! Dans le cadre du festival Pint of Science, une soirée d’échange avec un large public a été organisée à l’Evasion Bar. Une occasion unique de discuter science autour d’un moment convivial. https://pintofscience.fr/event/les-materiaux-du-futur-energie-et-innovation/ [...]

La nuit du Quantique

30 mars 2026Actualités du LPCNOLa nuit du Quantique Envie de découvrir ce qui se cache derrière la physique quantique?Venez nombreux rejoindre les équipes Optoélectronique et Nanostructures et Chimie Organométallique lors de la Nuit du Quantique qui se déroulera le mardi 31 Mars de 18h à 22h sur le campus de l’université de Toulouse. Au programme : conférences, speed searching et des ateliers découvertes. N’hésitez pas. [...]

Programme Audace ! : lumière sur le projet structurant Aimants Nanostructurés

20 janvier 2026Actualités du LPCNOProgramme Audace ! : lumière sur le projet structurant Aimants Nanostructurés Porté par les instituts IRAMIS et LITEN du CEA et par le LPCNO et le LGC, le projet Aimants nanostructurés vise à élaborer une nouvelle génération d’aimants, à partir de matériaux abondants et aux propriétés magnétiques remarquables, pour les secteurs des transports et de l’énergie. Les travaux menés pourraient permettre de nous affranchir du recours aux terres rares et de réduire les impacts environnementaux associés à leur production. https://www.cea.fr/drf/Pages/Actualites/Vie-de-la-DRF/2026/programme-audace-lumiere-sur-le-projet-structurant-aimants-nanostructures.aspxIl y a une super vidéo en ligne, voici des images extraites [...]

Conférence Nanoparticules

15 janvier 2026Actualités du LPCNOC'est quoi les nanoparticules ? Si vous souhaitez découvrir ce que signifie le terme « nanoparticules », je vous invite à la conférence qui se tiendra à l’Université Populaire de Philosophie le vendredi 16 janvier. Les nanoparticules connaissent un essor considérable grâce aux propriétés inédites qui émergent à cette échelle nanométrique. Après une introduction générale, je présenterai les méthodes de synthèse des nanoparticules et détaillerai leurs applications, de la catalyse à la fabrication de nouveaux matériaux magnétiques.Lise Marie Lacroix [...]

Un cerveau dans votre ordi ?

24 octobre 2025Actualités du LPCNOUn cerveau dans votre ordi ? Entre un cerveau humain et un ordinateur, qu’est-ce qui dépense le moins d’énergie pour faire un calcul ? La BD Un cerveau dans votre ordi ? répond à cette question et bien d’autres.Derrière ce contenu, on retrouve Simon Tricard, Félix Houard, et Jérémie Grisolia, du LPCNO.https://exploreur.univ-toulouse.fr/un-cerveau-dans-votre-ordihttps://www.instagram.com/exploreur_/ [...]

L’équipe NCO développe des nanoparticules stabilisées au NHC pour la conversion du 5-HMF aqueux

8 octobre 2025Actualités du LPCNOL'équipe NCO développe des nanoparticules stabilisées au NHC pour la conversion du 5-HMF aqueux La conversion de la biomasse suscite un intérêt croissant dans le monde entier en tant qu’alternative durable aux ressources fossiles telles que le pétrole et le gaz naturel. Pour relever ce défi, l’équipe NCO a conçu des nanoparticules hydrosolubles, stabilisées par des carbènes N-hétérocycliques (NHC), composées de divers métaux et alliages, pour favoriser la conversion sélective du 5-HMF, l’une des molécules dérivées de la biomasse les plus prometteuses. Dérivé de l’hémicellulose, le 5-HMF est un composé polyvalent offrant un fort potentiel de transformation en produits chimiques de valeur. Cette réalisation a été présentée en couverture de la revue Green Chemistry. Consultez le lien suivant : https://doi.org/10.1039/D5GC01961C [...]

CoPd NANOICOSAHÈDRES POUR LA CATALYSE INDUITE MAGNÉTIQUEMENT

3 octobre 2025Actualités du LPCNOICOSAHEDRA CoPd NPs FOR MAGNETICALLY INDUCED CATALYSIS Dans cette étude, des nanoparticules (NPs) bimétalliques de CoPd ont été préparées par une approche organométallique. Des analyses structurales détaillées, incluant la microscopie électronique en transmission à haute résolution, la diffraction des rayons X et la diffusion des rayons X à grand angle, ont montré un cœur icosaédrique riche en Pd entouré d’une coquille moins cristalline riche en Co. En raison de leur forte anisotropie magnétique, ces particules de 10 nm sont ferromagnétiques à température ambiante et peuvent agir comme agents de chauffage efficaces lorsqu’elles sont exposées à un champ magnétique alternatif (CMA). Les NPs ont été testées avec succès comme catalyseurs dans des réactions d’hydrodésoxygénation en utilisant le chauffage par induction pour une activation écoénergétique.Cette étude a été publiée dans la revue Chemistry of Materials de l’American Chemical Society en février 2025 et a été sélectionnée pour figurer en couverture de ce numéro, laquelle représentait une œuvre artistique illustrant des NPs icosaédriques CoPd sous un CMA réalisant l’hydrodésoxygénation de l’acétophénone. L’ensemble du travail a été réalisé au LPCNO avec Felipe Quiroga-Suavita comme premier auteur et sous la supervision conjointe de Bruno Chaudret et Lise-Marie Lacroix, du groupe Nanostructures et Chimie Organométallique (NCO). RéférenceQuiroga-Suavita, F.; Varela-Izquierdo, V.; Hungria, T.; Alloyeau, D.; Ratel-Ramond, N.; Cayez, S.; Tilley, R. D.; Baquero, E. A.; Chaudret, B.; Lacroix, L.-M. Icosahedra CoPd Bimetallic Nanoparticles for Magnetically Induced Aromatic Ketone Hydrodeoxygenation. Chem. Mater. 2025, 37 (8), 2762-2771.Lien vers l’articlehttps://doi.org/10.1021/acs.chemmater.4c03359ContactProf. Lise-Marie Lacroix: lmlacroi@insa-toulouse.frProf. Bruno Chaudret: chaudret@insa-toulouse.fr [...]

20 ans du partenariat Dumont d’Urville

28 mai 2025Actualités du LPCNO20 ans du partenariat Dumont d'Urville Le LPCNO est ravi d’être parti prenante de l’aventure FAST! qui tisse des liens étroits entre la France et la Nouvelle-Zélande au niveau de la recherche académique. Retrouvez l’ensemble des projets soutenus dans ce livre retraçant les 20 ans du partenariat Dumont d’Urville. https://www.francenzst.org/2025/05/14/1805/Plus d’infos : https://www.royalsociety.org.nz/news/partenariat-hubert-curien-catalyst-seeding-dumont-durville-20th-anniversary/ [...]

Retour sur la nuit des chercheurs

14 novembre 2024Actualités du LPCNORetour sur la nuit des chercheurs La nuit des chercheurs a été un très grand succès à Toulouse cette année. Ce sont 2600 visiteurs qui sont venus à la rencontre des scientifiques et qui ont profité de la soirée à la Cité de l’espace à Toulouse le 4 octobre. Les trois stands du LPCNO autour de la métallurgie solaire, des nanoparticules et de la relation art et science ont attiré de nombreux curieux et on l’espère susciter des vocations. Nous attendons impatiemment l’année prochaine pour une nouvelle édition. © Université de Toulouse - Adrien Basse-Cathalinat © Université de Toulouse - Adrien Basse-Cathalinat © Université de Toulouse - Adrien Basse-Cathalinat [...]

19ème Colloque de la Société Française des Microscopies

12 novembre 2024Actualités du LPCNOLe prochain colloque de la Sfµ aura lieu à Toulouse, du 30 juin au 4 juillet 2025. C’est un évènement à ne pas manquer, qui rassemblera chercheurs et professionnels de la microscopie pour partager leurs découvertes, innovations et avancées technologiques. L’appel à communications ainsi que les inscriptions sont désormais ouverts. Toutes les informations, ainsi que les dates importantes, sont disponibles sur le site du colloque: https://colloque2025.sfmu.fr/ Pour cette édition encore, des ateliers pratiques sont proposés en amont des conférences, le lundi 30 juin et le mardi 1er juillet. Les inscriptions aux ateliers sont également ouvertes, mais les places sont limitées, alors n’attendez pas pour vous inscrire. Tous les détails sur ces ateliers sont sur le site: https://colloque2025.sfmu.fr/ateliers/ [...]

Le LPCNO à la nuit des chercheurs

12 septembre 2024Actualités du LPCNO / Non classéLe LPCNO est à la Nuit des Chercheurs. Le 4 Octobre prochain venez découvrir les activités du LPCNO à la cité de l’espace lors de la nuit des chercheurs. De 18h à minuit venez nous rencontrer dans Le Grand Labo où nous tiendrons trois stands : sur la synthèse de nanoparticules et leur utilisation en catalyse; sur la métallurgie solaire et le solaire à concentration ; sur des installations montrant comment art et science peuvent se rejoindre. Vous préférez tester le speed searching? Les chimistes du laboratoire vous y attendront également! voici le lien vers le programme complet : https://exploreur.univ-toulouse.fr/sites/default/files/2024-08/Nuit-Chercheurs_2024_TLSE_Depliant_100x210_BD_page-a-page.pdf [...]

Les super-pouvoirs des aimants

24 avril 2024Actualités du LPCNOLe podcast et l’article associé Les super-pouvoirs des aimants avec Lise-Marie Lacroix est en ligne sur le média Exploreur et les plateformes d’écoute. Un post Instagram associé sera bientôt diffusé sur notre compte Exploreur, n’hésitez pas à vous abonner. [...]

Publication dans la revue NATURE

4 avril 2024Actualités du LPCNOContrôle de l’hélicité de la lumière par renversement électrique d’aimantation Controlling the helicity of light by electrical magnetization switching Nature 627, 783-788 (2024) publié en ligne le 27 mars 2024 Actuellement, le contrôle de l’intensité de la lumière émise et des courants de charges dans les matériaux semi-conducteurs est à la base du transfert et du traitement de l’information. En parallèle, l’écriture et le stockage robuste de l’information se fait grâce à des mémoires magnétiques qui sont mises en œuvre en utilisant le spin et l’aimantation associée dans des matériaux ferromagnétiques. Ce stockage est basé sur le spin de l’électron pouvant être considéré comme un aimant minuscule, dont l’orientation porte l’information. Jusqu’à présent, il n’y a pas de systèmes hybrides permettant de réunir les différentes fonctionnalités pré-citées des matériaux semi-conducteurs et magnétiques. Le travail effectué au LPCNO à l’INSA de Toulouse, à l’Institut Jean Lamour (CNRS/Université de Lorraine, France), au Laboratoire Albert Fert (France), à l’Université Paris-Saclay (France), en collaboration avec la Ruhr-Universität Bochum (Allemagne), l’Institut des semi-conducteurs et l’Institut de physique (Académie chinoise des sciences), le National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (Japon), University of Minnesota (États-Unis), National Renewable Energy Laboratory (États-Unis) et University of Buffalo (États-Unis), constitue un premier pas important vers la mise au point de dispositifs combinant les fonctionnalités d’écriture, de stockage et de transfert de l’information par voie optique. Cette étude, publiée dans la revue Nature, démontre la possibilité de moduler des informations magnétiques à l’aide d’impulsions électriques tout en les convertissant en un signal lumineux polarisé circulairement dans des diodes électroluminescentes (SpinLEDs), à température ambiante et à champ magnétique appliqué nul. Le principe physique sous-jacent repose sur des transferts entre les moments angulaires des électrons et des photons. Grâce au couplage spin-orbite, un courant de charge de contrôle génère par effet Hall de spin un courant de spin, qui permet de renverser électriquement l’aimantation de la partie ferromagnétique. Cette commutation détermine alors l’orientation du spin des porteurs injectés dans les semi-conducteurs dans lesquels le transfert du moment angulaire du spin de l’électron vers le photon contrôle la polarisation circulaire de la lumière émise. Cette avancée se situe à l’interface entre la spintronique et la photonique. Les résultats concernant ces sources de photons polarisés à la demande permettent d’espérer des développements dans plusieurs domaines : analyse de chiralité de molécules, sources de photons uniques contrôlées par le spin pour les technologies quantiques, écrans 3D…En particulier, ces dispositifs présentent un potentiel intéressant dans le domaine des communications optiques en espace libre, car la modulation par une commande électrique de la polarisation circulaire de la lumière émise, plutôt que son intensité, pourrait s’effectuer à des échelles de temps ultra-rapides, avec un faible consommation d’énergie. L’information portée par l’hélicité (c’est-à-dire le sens de rotation de la composante électrique de la lumière) des photons émis par les spinLEDs se propage sur des distances de plusieurs de dizaines de centimètres, contrairement aux systèmes spintroniques actuels, où l’information portée par le spin se propage à des distances nanométriques ou micrométriques. Ceci pourrait être exploité dans des transmetteurs optiques ultra-rapides et à haut rendement pour les centres de données, les applications Light-Fidelity (LiFi) ou l’informatique neuromorphique pour l’intelligence artificielle. De plus, des diodes lasers semi-conductrices, appelées « spin-lasers », peuvent également être envisagées sur le même principe, avec des débits d’information supérieurs aux diodes lasers actuelles, ce qui ouvrirait la voie à des communications rapides et sur des longues distances. Enfin, on peut également imaginer réduire encore la taille de ces dispositifs à des échelles ultimes en utilisant des matériaux bi-dimensionnels. Reference: A. Dainone, N. Figueiredo Prestes, P. Renucci, A. Bouché, M. Morassi, X. Deveaux, M. Lindemann, J-M. George, H. Jaffrès, A. Lemaître, B. Xu, M. Stoffel, T. Chen, L. Lombez, D. Lagarde, G. Cong, T. Ma, P. Pigeat, M. Vergnat, H. Rinnert, X. Marie, X. Han, S. Mangin, J-C Rojas-Sanchez, J-P Wang, M.C Beard, N.C Gerhardt, I. Zutic and Y. Lu Controlling the helicity of light by electrical magnetization switching Nature 627, 783-788 (2024) publié en ligne le 27 mars 2024 https://rdcu.be/dCFs3 https://doi.org/10.1038/s41586-024-07125-5 Voir aussi News and Views “Electrons flip a switch on optical communications” S. Hiura, Nature 627, 737 (2024) Contacts: Pierre Renucci, Professeur à l’Institut National de Sciences Appliquées de Toulouse (INSAT), Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets (LPCNO) INSA-CNRS-UPS, Université de Toulouse Email: renucci@insa-toulouse.fr Yuan Lu, Chercheur CNRS à l’Institut Jean Lamour (CNRS/Université de Lorraine) Email: yuan.lu@univ-lorraine.fr [...]

Cuisson domestique : et si la parabole solaire était une solution plus écologique ?

13 mars 2024Actualités du LPCNOIl existe de multiples dispositifs pour réaliser une des activités principales du quotidien : cuisiner. Nous utilisons usuellement des plaques électriques, des plaques à induction ou des bruleurs à gaz dont la construction et l’utilisation peuvent avoir des impacts écologiques conséquents. Des chercheurs des équipes NCO et Nanomag travaillent sur l’évaluation et la réduction de ces impacts. En adoptant une perspective low-tech , ils recherchent une source de chaleur durable qui réduirait l’impact de la cuisson. Les « basses technologies » (low-tech) sont des techniques (objets, outils, savoir-faire) qui ont vocation à être utiles, durables et accessibles . Ils ont ainsi choisi de travailler sur l’énergie thermique solaire concentrée. L’évaluation globale des impacts d’un procédé est indispensable pour attester de son éventuelle pertinence environnementale. A ce jour, aucune analyse complète et exhaustive de l’utilisation d’un cuiseur solaire à concentration parabolique n’avait été effectuée. C’est ce qui a été fait au cours de la thèse de Bastien Sanglard, qui a soutenu en décembre 2023. Bastien a réalisé l’analyse de cycle de vie (ACV) comparée d’une parabole solaire commerciale (EG Solar, SK14) vs des dispositifs de cuisson communément utilisés. Ces analyses permettent d’évaluer et de comparer plusieurs impacts sur l’ensemble de la vie des cuiseurs : de l’extraction des matières premières nécessaires à leur fabrication, en passant par leur utilisation et jusqu’à leur traitement en fin de vie. A première vue, l’intérêt d’un cuiseur solaire parabolique est son absence de production de gaz à effet de serre et de particules fines pendant la phase d’utilisation. L’ACV comparée a permis de quantifier les écarts entre les appareils et de mettre en évidence l’importance centrale (i) des matériaux utilisés pour leur construction, (ii) du mix électrique du lieu d’utilisation et (iii) du taux minimal d’utilisation de la parabole solaire pour un bénéfice net. Importance des matériaux Les résultats de l’ACV ont montré que lorsque l’on considère seulement la phase de construction des dispositifs de cuisson, les paraboles solaires peuvent dans certains cas avoir des impacts supérieurs à ceux des dispositifs conventionnels étudiés. L’un des points clés pour comprendre ces impacts est le poids des dispositifs : 14 kg pour la parabole contre 2 à 3 kg pour les cuiseurs à gaz ou à induction. Ces résultats sont aussi dus au choix de l’aluminium comme matériau pour la structure et les réflecteurs de la parabole. La production d’aluminium étant un procédé très énergivore, son impact environnemental est loin d’être négligeable : le mix électrique du pays de construction de la parabole a une forte influence sur les valeurs finales des différents impacts, notamment sur les émissions de CO2. Ainsi, la construction d’une parabole générera 2,7 fois plus d’émissions en Chine qu’au Canada. En revanche, lorsque l’aluminium est issu entièrement de recyclage, son impact est réduit d’un facteur 7. Les chercheurs ont en conséquence proposé une alternative à la parabole 100% en aluminium en remplaçant la structure porteuse par une structure en bois, qui permet de réduire d’autant plus les émissions de CO2. La notice de construction de ce module, conçu dans un esprit low-tech, est disponible en open source . Figure 1: Parabole de cuisson solaire en aluminium et structure bois Importance du mix électrique Le mix électrique est également crucial dans l’évaluation de l’impact des dispositifs de cuisson électrique lors de leur phase d’utilisation. Par exemple, le mix électrique français est très décarboné suite à l’utilisation importante du nucléaire , comparé au mix australien, composé à plus de 70% d’énergie fossile en 2022 . Lorsque l’énergie utilisée par les dispositifs conventionnels de cuisson est très carbonée, que ce soit en raison du gaz naturel ou d’une électricité carbonée, l’utilisation de la parabole solaire devient d’autant plus avantageuse. L’impact dû à la phase de construction de la parabole peut alors devenir négligeable face à l’impact lié à la consommation énergétique des appareils conventionnels lors de leur phase d’utilisation. Importance du taux d’utilisation Le tableau ci-dessous détaille le taux minimal d’utilisation d’une parabole pour obtenir une réduction globale des émissions CO2eq de la cuisson en fonction de plusieurs dispositifs de cuisson complémentaires. Il a été choisi de déterminer ces seuils pour deux types de paraboles dont les émissions liées à la construction sont très différentes. On peut alors constater que pour une parabole entièrement en aluminium vs une plaque induction utilisée en France, il faudrait utiliser 35% du temps la parabole pour un bilan positif, soit la préparation d’un repas par jour. À l’opposé, avec une parabole solaire composée de bois et d’aluminium recyclé vs une plaque à induction utilisée en Australie, il faudra utiliser la parabole pour moins d’1% des repas (soit environ un repas tous les deux mois) pour que ce choix soit bénéfique sur le plan du réchauffement climatique. Figure 2: Taux minimal d’utilisation d’une parabole solaire permettant la réduction des émissions GES de l’activité de cuisson en fonction du type de cuiseur complémentaire utilisé. Nous avons précédemment présenté l’impact carbone lié aux dispositifs de cuisson. En outre, l’ACV permet d’évaluer un grand nombre d’impacts différents comme l’eutrophisation ou l’acidification des sols, tous pouvant avoir des dommages sur la santé humaine, la qualité des écosystèmes ou la disponibilité des ressources. Les études des 17 autres impacts donnent des conclusions allant dans le même sens que celle présentée, à l’exception de l’indicateur « occupation des terres agricoles » qui est supérieure pour une structure en bois, en raison de la nécessité d’avoir un espace de forêt dédié à la production du bois. A travers cette étude, les chercheurs du LPCNO souhaitaient qualifier – en suivant une approche scientifique et rigoureuse – un procédé technique faisant partie de l’imaginaire low-tech. Ils ont mis en évidence que le côté « écologique » du solaire à concentration n’est pas automatique, mais dépend de plusieurs facteurs. Même dans les cas les plus défavorables pour la cuisson solaire, il y a toujours un avantage écologique à son utilisation, à condition d’avoir un fort taux d’utilisation. Dans les cas les plus favorables, la cuisson solaire permet de réduire d’un facteur considérable les impacts environnementaux de la cuisson domestique. Bibliographie J. Carrey, S. Lachaize, et G. Carbou, « Les low-techs comme objet de recherche scientifique. Vers une société pérenne, équitable et conviviale – La pensée écologique (2022) « Qu’est-ce que la low-tech ? », Low-Tech Lab B. Sanglard, S. Lachaize, J. Carrey, et L. Tiruta-Barna, « Life cycle assessment of a parabolic solar cooker and comparison with conventional cooking appliances », Sustain. Prod. Consum. 42, 211 (2023) « Une structure bois pour une parabole solaire », Sans pétrole et sans charbon (2024) « France – Countries & Regions », IEA. Consulté le 6 mars 2024. « Australia – Countries & Regions », IEA. Consulté le 1 mars 2024. [...]

Lise Marie Lacroix participe au podcast «la chimie au cœur des enjeux de la société»

5 février 2024Actualités du LPCNOSuite au Prix de l’Académie des sciences «la chimie au cœur des enjeux de la société», Lise-Marie LACROIX a participé à un podcast de la fédération Gay Lussac. Nous parlons dans ce podcast de chimie, bien sûr, mais aussi de physique, de pluridisciplinarité, d’international, de l’échec et de la réussite ! https://podcast.ausha.co/la-federation-gay-lussac/la-parole-a-11-lise-marie-lacroix-laureate-du-prix-de-l-academie-des-sciences [...]

Ebullitions – 12 trajectoires en physique- Portrait de Delphine Lagarde en bande dessinée pour l’année de la physique

2 février 2024Actualités du LPCNO / Non classéÉBULLITIONS, 12 trajectoires en physique, Delphine Lagarde est l'une d'elles. Que signifie « faire de la physique » ? Que cherche-t-on ? Dans quel but ? À quoi ressemblent les journées des personnes qui en ont fait leur métier ? Comment, d’ailleurs, ont-elles su qu’elles désiraient choisir cette voie ? Quels sont leurs parcours, les difficultés rencontrées ? Comment les surmontent-elles ?Voici douze portraits, six femmes et six hommes, à des postes variés dans différents laboratoires CNRS, chercheuse, ingénieur d’études, directrice de laboratoire, doctorant… Ici, on conçoit et construit des lasers très puissants ; là, on met en place des projets de sport par électrostimulation pour pallier le handicap moteur ; ailleurs, on cherche à comprendre la mécanique des cellules vivantes, on analyse au moyen de rayons X les matériaux utilisés dans l’art pariétal, on étudie les particules élémentaires pour essayer de réconcilier mécanique quantique et relativité générale… Partout, la même curiosité, la même inventivité, le même plaisir de chercher et de découvrir ensemble.Cet ouvrage s’adresse avant tout aux jeunes qui s’interrogent sur la suite de leur parcours, ainsi qu’à leurs parents et au corps enseignant. Il a été imaginé dans le cadre de l’Année de la physique 2023-2024, qui vise à faire connaître la discipline au plus grand nombre.Illustratrice et autrice, Hélène Bléhaut explore les possibilités de la bande dessinée du réel, avec un appétit particulier pour le travail de terrain. [...]

Lise-Marie Lacroix est lauréate du Prix de l’Académie des sciences « la chimie au cœur des enjeux de la société».

20 octobre 2023Actualités du LPCNOLise-Marie Lacroix est Maîtresse de conférence à l’Université Toulouse III – Paul Sabatier et membre du Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Lise-Marie Lacroix a été nommée courant 2022 membre junior à l’Institut Universitaire de France. A l’interface physique-chimie, Lise-Marie Lacroix travaille à l’élaboration de nouveaux matériaux par assemblage dirigé de nanoparticules présentant des propriétés optimisées. En couplant l’étude des mécanismes réactionnels de synthèse et des propriétés physiques multi-échelle, elle a notamment pu élaborer des aimants permanents performants, sans terre rare. « Ce prix récompense des scientifiques de grand talent qui démontreront comment la chimieet le génie des procédés peuvent se saisir des enjeux actuels de la société et y apporter des solutions : décarbonation, recyclage, avancées dans les domaines de la santé et de l’agro-alimentaire, nouveaux systèmes industriels… La mission de la FGL est d’attirer des nouveaux talents, de les former à la recherche et à l’innovation pour répondre aux besoins des entreprises et de la société en général », explique Laurent Prat, président de la Fédération Gay-Lussac. « Ce prix, ouvert à toutes les disciplines de la chimie, démontre que la chimie est au cœur des solutions pour répondre aux enjeux de la société actuelle. Les chimistes disent souvent « La chimie est partout, la chimie, c‘est la vie ». Je leur donne pleinement raison. » résume Patrick Flandrin, président de l’Académie des sciences. [...]

TraPCat³ : 3rd Trans Pyrenean Meeting in Catalysis

9 juin 2023Actualités du LPCNOThe third Trans Pyrenean Meeting in Catalysis, will take place on November 2nd, 3rd 2023 in Toulouse, France.This meeting will be devoted to the modeling, design and/or application of catalysts, homogeneous, heterogeneous or enzymatic.Further information is available in the attached flyer and at the conference website (https://trapcat3-2023.sciencesconf.org/). [...]

Bruno Chaudret, lauréat du Prix du Transfert de Technologie 2021 pour le projet de maturation METHAMAG®

19 juillet 2022Actualités du LPCNOLe 30 Novembre dernier, se tenait la 3ème édition de la cérémonie des trophées de la valorisation de la recherche organisée par Toulouse Tech Transfert en partenariat avec La région Occitanie, l’Université Fédérale de Toulouse et le CNRS. Il était représenté par Bernhard Urbaszek, Directeur de Recherche CNRS et sous-directeur du LPCNO et Angélique Gillet, assistante ingénieure travaillant sur ce projet. Le trophée a été remis par Patrick Cazeneuve, Président de Toulouse Tech Transfert.Voirla vidéo de présentation de Bruno Chaudret et de son projet: https://www.youtube.com/watch?v=-X1JuuhHvYI [...]

Le prix jeune chercheur de la Société Française de Chimie à Simon TRICARD

19 juillet 2022Actualités du LPCNOLa Division de Chimie de Coordination attribue cette année : le prix jeune chercheur à Simon TRICARD. Ancien élève de l’École Normale Supérieure de Lyon, agrégé en Sciences Physiques en 2005. Il a effectué sa thèse de doctorat à l’Université Paris-Saclay sous la direction du Pr Talal Mallah en 2009. Il a ensuite effectué trois stages de post-doctorat à l’université de Harvard (groupe du Pr G. M. Whitesides), au LCCCNRS à Toulouse (groupe du Dr A. Bousseksou) et au LPCNO à l’INSA de Toulouse (groupe du Dr B. Chaudret). En 2014, il a été recruté chargé de recherche CNRS au laboratoire LPCNO. Ses compétences acquises dans les domaines de la chimie moléculaire, de la nanochimie et de la chimie de surfaces avec une expertise en propriétés magnétiques et optiques, lui ont donné les outils nécessaires pour développer un sujet de recherche original sur la synergie entre propriétés électriques, magnétiques et optiques de matériaux nouveaux, constitués de nanoparticules auto-assemblées par des entités moléculaires. Simon Tricard a pu mener à bien ce type de projet interdisciplinaire grâce à sa maîtrise de concepts variés en physique et en chimie. Il fait état de nombreuses publications dans des journaux à haut facteur d’impact et a également effectué de nombreuses présentations orales dans des conférences nationales et internationales révélant une activité de recherche très dynamique, comme le montre aussi le grand nombre de financements de recherche acquis en tant que chercheur principal. Il a également établi plusieurs collaborations nationales et internationales (Allemagne, États-Unis, Chine) validées par plusieurs articles communs. Le dynamisme de Simon Tricard est révélé aussi par ses activités collectives tant au niveau local que national. Notamment, il a été membre du comité national du CNRS et secrétaire scientifique de la section 14 du CNRS de 2016 à 2021. Il est aussi fortement impliqué dans la mission handicap s’efforçant à rendre la situation d’handicap reconnue, acceptée et banalisée. Simon Tricard est actuellement Chargé de recherche classe normale au CNRS et membre de la SCF depuis 2012. [...]

Lise-Marie Lacroix nommée membre de l’Institut universitaire de France (IUF)

19 juillet 2022Actualités du LPCNOFélicitations à l’enseignante-chercheuse et aux quatre enseignants-chercheurs de notre université (Paul Sabatier) qui viennent d’être nommés membres de l’Institut universitaire de France (IUF), à compter du 1er octobre 2022, pour une durée de cinq ans : Lise-Marie Lacroix, Guillaume Cabanac, Edouard Pauwels, Gaël Grenouillet, maîtres de conférences, et Eric Crubezy, professeur. L’Institut universitaire de France a pour mission de favoriser le développement de la recherche de haut niveau dans les universités et de renforcer l’interdisciplinarité. Retrouvez cette actualité sur le site de l’Institut universitaire de France (IUF) et celui de l’INSA. Les travaux de Lise-Marie Lacroix portent sur la synthèse de nanoparticules hybrides pour des applications biologiques (cœur magnétique, coquille passivante) ou électronique (coquille isolante). Son travail consiste, grâce à des réactions chimiques, à fabriquer, observer, manipuler, assembler ces nanoparticules dans l’optique de créer de nouveaux matériaux plus performants et moins polluants. Leurs propriétés intéressent également les chercheurs comme outil d’innovation dans le domaine biomédical. [...]

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