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La jeune garde des nanoparticules

La jeune garde des nanoparticules

08.07.2019, par
Sophie Carenco photographiée au Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris.
Spécialiste des nanomatériaux, Sophie Carenco participe à l’organisation du congrès du centenaire de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) qui se tient au palais des congrès à Paris, du 5 au 12 juillet. Rencontre avec la médaille de bronze du CNRS 2018, qui porte la voix d’une nouvelle génération de chimistes.

Ces jours-ci, Paris est la capitale mondiale de la chimie puisque le palais des Congrès accueille jusqu’au 12 juillet le congrès bisannuel de l’IUPAC. Quelle est votre implication dans cet événement ?
Sophie Carenco1 : Précisons tout d’abord qu’il s’agit à la fois d’un congrès scientifique et de l’assemblée générale de l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC). Ce consortium de scientifiques, l’un des premiers à avoir réuni industriels et académiques, gère historiquement la nomenclature chimique, afin de décider comment on nomme les molécules et définit les unités de mesure. Nous en célébrons cette année le centenaire… en même temps que les 150 ans du tableau périodique. L’événement est donc de taille pour notre communauté ! À cette occasion, j’organise avec des collègues le symposium « Young Chemists » qui va permettre de rassembler et d’informer les jeunes chimistes. L’idée est à la fois de recueillir le point de vue de ces doctorants et jeunes chercheurs, dont une bonne partie ne va pas faire carrière dans la recherche académique, mais aussi de proposer des sessions plus professionnalisantes, par exemple en invitant des chimistes qui ont fondé une start-up. Du côté de l’enseignement, qui est souvent la première part du métier des chimistes en début de carrière, nous discuterons des nouveaux outils pédagogiques dans l’éducation. En particulier, comment communiquer les sciences avec des outils tels que YouTube.
 
Le sujet des jeunes chercheurs semble vous tenir à cœur…
S. C. : C’est vrai. Je participe déjà à plusieurs réseaux comme celui des moins de 35 ans de la Société chimique de France (RJ-SCF) ou encore le Réseau international des jeunes chimistes (IYCN). Globalement, j’ai le sentiment que les jeunes chercheurs n’ont pas assez de temps pour prendre part aux discussions qui les concernent. Ils doivent assumer des charges administratives et d’enseignement et faire leurs preuves dans un contexte international très compétitif et avec des évaluations chiffrées de leur productivité. Cela leur donne peu de latitude pour s’impliquer dans des instances internationales. C’est un problème car, dans ces instances, sont prises des décisions qui affectent directement leur présent et leur futur.

Sophie Carenco, chercheuse en nanochimie

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Année de production: 
2019

 

Comment définiriez-vous les principaux défis que les chimistes devront relever dans les prochaines années ?
S. C. : Je vais prendre le parti de ne pas répondre de façon technique. Les Nations unies ont formulé dix-sept objectifs de développement durable à atteindre d’ici 2030. Climat, eau, ressources, alimentation… : chaque problématique met en jeu la chimie. Le vrai défi consiste aujourd’hui à rapprocher les chercheurs issus des mondes académiques et industriels afin qu’ils travaillent main dans la main. Nous manquons encore de ponts, mais des événements comme le Congrès de l’IUPAC nous donnent l’occasion de nous rencontrer. J’ai d’ailleurs été invitée à animer et à modérer des discussions entre chercheurs de haut vol et patrons de l’industrie chimique. J’espère pouvoir porter dans cette discussion la voix des jeunes chercheurs qui peuvent joindre les deux mondes.

 

Le vrai défi consiste aujourd’hui à rapprocher les chercheurs issus des mondes académiques et industriels afin qu’ils travaillent main dans la main.

Venons-en à vos travaux. Quels sont vos principaux thèmes de recherche ?
S. C. : Je fabrique des nanomatériaux. Pour cela, j’essaye de choisir les bonnes molécules de départ afin d’obtenir des nanoparticules présentant la composition et la forme que je souhaite. En plus de métaux comme le cobalt et le nickel, j’y incorpore également des éléments légers, généralement peu associés aux métaux dans les nanoparticules, tels que le soufre, le carbone ou le phosphore. J’ai recours à des composés – les oxysulfures, les phosphures et les carbures – dont les propriétés sont bien connues à l’échelle de solides macroscopiques, mais que nous ne savons pas bien fabriquer à l’échelle nanométrique.

J’espère utiliser certains de ces composés pour catalyser la transformation du dioxyde de carbone ou du dihydrogène. Ces petites molécules interviennent dans de nombreuses réactions que de meilleurs catalyseurs rendraient plus faciles et donc plus douces pour l’environnement. Les applications sont légion : cela peut aussi bien servir pour l’IRM que pour de la photocatalyse sous lumière visible.

Les nanotechnologies fascinent, intriguent ou inquiètent. Que pensez-vous qu’il faudrait clarifier à leur sujet ?
S. C. : Le grand public imagine toujours que les nanosciences se situent dans l’infiniment petit, alors que, à l’échelle du chimiste, les objets y sont très gros : une molécule d’eau n’est composée que de trois atomes, tandis qu’une nanoparticule en compte plusieurs milliers, voire dizaines de milliers. Aussi, les nanoparticules sont utilisées depuis longtemps, même si le concept n’était pas encore connu ou compris. Ainsi, les nanoparticules se retrouvent dans deux réactions majeures du début du XXe siècle. D’une part, le procédé Haber-Bosch pour la synthèse de l’ammoniac à partir de diazote et de dihydrogène, absolument essentiel à la production d’engrais. D’autre part, le procédé de Fischer-Tropsch qui transforme le monoxyde de carbone et l’hydrogène en hydrocarbure, une réaction qui bénéficie d’un regain d’intérêt face à l’épuisement annoncé des gisements pétroliers. Tous deux ont lieu à des températures supérieures à 200 °C et à des dizaines de bars de pression. Avec mes catalyseurs, j’essaie de me rapprocher de conditions biologiques plus douces, inspirées de phénomènes tels que la photosynthèse. Et contrairement à ce qu’on pourrait imaginer, nous faisons nos manipulations avec de la verrerie traditionnelle plutôt qu’avec un équipement high-tech… ce n’est pas l’image qu’on a habituellement des nanosciences !

Nanofils d'oxyde de tungsten préparés en solution organique. Leur diamètre est de 3 nm et leur longueur peut dépasser le micromètre. Cliché réalisé en microscopie électronique à transmission (grossissement 42000X).
Nanofils d'oxyde de tungsten préparés en solution organique. Leur diamètre est de 3 nm et leur longueur peut dépasser le micromètre. Cliché réalisé en microscopie électronique à transmission (grossissement 42000X).

 

Le grand public imagine toujours que les nanosciences se situent dans l’infiniment petit, alors que, à l’échelle du chimiste, les objets y sont très gros : une molécule d’eau n’est composée que de trois atomes, tandis qu’une nanoparticule en compte plusieurs milliers.

Quelles sont les principales orientations de la recherche sur les nanoparticules ?
S. C. : Nous tentons de cerner les concepts qui régissent le comportement des nanomatériaux, afin de tirer de grandes règles de l’ensemble des propriétés que nous observons et découvrons. Par exemple, nous ne prédisons pas encore très bien le point de fusion d’une nanoparticule, qui n’est pas identique à celui du solide usuel. Contrairement aux mathématiques, la chimie fonctionne selon un raisonnement par induction : elle prend des résultats du terrain et remonte ensuite aux relations théoriques qui les contrôlent. Pour les nanotechnologies, ces réflexions se sont accélérées au début des années 2000. Cette dynamique et cette composante exploratoire sont fascinantes pour une jeune chercheuse comme moi, car c’est l’occasion d’attaquer des travaux sur le long terme. Nous sommes à un tournant où tout avance très vite.

 
Comment de tels travaux passent-ils de la paillasse du laboratoire aux applications concrètes ?
S. C. : Mes sujets sont encore relativement exploratoires, principalement à cause de la difficulté de produire des nanomatériaux dans des quantités suffisantes pour intéresser les industriels. Je discute en tout cas avec des collègues dont les recherches sont plus finalisées. Cela permet de voir si mes solutions sont compétitives par rapport à l’état de l’art. J’échange également avec les SATT (Sociétés d’accélération du transfert de technologies). Inviter des industriels à des jurys de thèse représente aussi un bon moyen de créer des liens, tout comme s’investir dans des réseaux et des sociétés savantes. ♦

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Rendez-vous

Le Congrès de l’IUPAC se tient du 5 au 12 juillet 2019 au Palais des Congrès, à Paris.
Organisé le mardi 9 juillet dans le cadre de ce congrès, le symposium « Chimie et société » a pour but de faire se rencontrer et dialoguer les chercheurs, les industriels, les ONG et les porteurs d’opinions diverses sur les rapports souvent difficiles entre chimie et société. Inscriptions sur cette page.

 

Notes
  • 1. Sophie Carenco est chargée de recherche au Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Sorbonne Université/Collège de France).
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Auteur

Martin Koppe

Diplômé de l’École supérieure de journalisme de Lille, Martin Koppe a notamment travaillé pour les Dossiers d’archéologie, Science et Vie Junior et La Recherche, ainsi que pour le site Maxisciences.com. Il est également diplômé en histoire de l’art, en archéométrie et en épistémologie.

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