Les applications du Programme de recherche LUMA sur l’interaction lumière-matière sont en lien avec :
- les technologies optoélectroniques (traitement et stockage de l'information)
- les matériaux durables (chimie verte, recyclage, écoconception)
- l'exploitation énergétique (conversion d’énergie solaire, dispositifs photocatalytiques)
- les photomédicaments (méthodes non-invasives, thérapie photodynamique, traitement du cancer).
Le programme LUMA est structuré autour de plusieurs actions clés :
- Des recherches thématiques autour de quatre axes : la chiralité, la photochimie et les matériaux, l’énergie et l’environnement, la santé.
- La création d’un pôle national de plateformes, constitué de deux infrastructures :
Ultrafast dédiée à la photoscience ultrarapide et à la nano-structuration de la matière par laser ;
et
Operando/Prototypage qui rassemble des instruments de caractérisation et d’analyse, ainsi que des équipements permettant l’étude et le prototypage de matériaux photoactifs et la conversion de l’énergie solaire.
L’Administrateur Général du CEA le jour de l’inauguration. De gauche à droite : Catalin Miron, Antoine Petit, François Jacq et Rémi Métivier © Gautier Dufau / CNRS / CEA.
Les projets menés au sein de l’Irig sont les suivants :
Le projet OPERANDO/PROTOTYPAGE piloté par Jean-Pierre Simorre de l'Institut de Biologie Structurale (Irig/IBS) exploite une plate-forme de résonance magnétique nucléaire (RMN) à haut champ couplée à de l’excitation laser in situ. La spectroscopie par RMN en solution est la technique de choix pour étudier à une résolution atomique des molécules issues de la chimie ou de la biologie. En la couplant
in situ avec des sources de lumière, des mesures RMN multidimensionnelle permettent ainsi d’accéder à des informations sur les changements chimiques et structuraux induits par la lumière (molécules photo-sensibles, photo-activables, photo-commutables).
Le laboratoire Systèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l'Énergie et la Santé (Irig/SyMMES) gère une plateforme de spectroscopie par résonance paramagnétique électronique (RPE) résolue en temps grâce à un « rapid scan » couplé à un laser, dédiée à l’étude des espèces paramagnétiques impliquées dans les processus de conversion de l’énergie lumineuse (photovoltaïque, photocatalyse…).
Le Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux (Irig/LCBM) en partenariat avec l'Institut National de l'Énergie Solaire (Ines) gère la caractérisation et les essais de dispositifs photo(électro)catalytiques. Les installations comprennent une plateforme dédiée aux mesures photocatalytiques ou photo-électrocatalytiques avec irradiation solaire simulée sur petits dispositifs de production d’hydrogène ou de carburants carbonés solaires (de 1 à 25 cm
2).
Par ailleurs, Murielle Chavarot-Kerlidou (Irig/LCBM) co-pilote, avec Philip Gotico du CEA-Joliot, le projet
SYNFLUX-LUMICALS sur le développement de systèmes photocatalytiques et photo-électrocatalytiques pour la production de carburants solaires. Il est basé sur une approche inspirée de la nature visant à mieux comprendre, contrôler et synchroniser les réactions allant de l’absorption des photons, à la création, au transport, et à l’utilisation des charges au travers d’interfaces hybrides.