Le Laboratoire des matériaux énergétiques utilise des techniques avancées de caractérisation optique et de chimie des matériaux pour transformer la façon dont nous produisons et consommons l'énergie en tant que société. Nous nous efforçons de découvrir les règles de conception qui permettront de créer la prochaine génération de cellules solaires bon marché, efficaces et flexibles, ainsi que d'écrans ultra-lumineux tout en ouvrant la voie à de nouvelles applications dans les technologies de l'information quantique.
Sujets de recherche
1
Des cellules solaires bon marché, souples et à haut rendement énergétique
2
Écrans efficaces, flexibles, ultra-lumineux et holographie
3
Technologies de l’information émergentes de type qantum pour un calcul ultra-efficace
Nos projets clés
Pérovskites sans plomb
Développement de pérovskites d'halogénure sans plomb en tant que semi-conducteurs émergents durables et à haut rendement énergétique. Ces matériaux sont imprimables à partir d'une solution, leur fabrication est bon marché et ils présentent des durées de vie de spin électronique améliorées par rapport à leurs homologues en plomb.
Institut des sciences chimiques et du génie de l'EPFL
Microscopie de polarisation ultrasensible
Développement d'un microscope à polarisation ultrasensible avec une résolution spatio-temporelle et énergétique sans précédent, ainsi qu'une sensibilité de polarisation record, en collaboration avec le fabricant de microscopie et d'optique Zeiss.
Carl Zeiss AG
Contrôle chiral de la lumière et de la matière
Comprendre et contrôler les interactions chirales entre la lumière et la matière dans les semi-conducteurs moléculaires pour l'optoélectronique organique résolue par polarisation.
Institut des sciences chimiques et du génie de l'EPFL
Nos résultats et highlights
1
Publication dans le premier organe de recherche mondial : Nature. Célébrée comme la revue la plus importante au niveau mondial dans toutes les disciplines scientifiques, notre récente publication dans Nature sur un schéma de détection de polarisation sensible à la bande large souligne l’importance de notre travail au-delà du domaine de recherche immédiat dans lequel nous travaillons.
2
Sascha a remporté le prix Wiley Young Innovator et a été nommé parmi les 12 talents du C&EN, deux des prix les plus compétitifs au monde pour les chercheurs en début de carrière.
3
Sascha a reçu un ERC Starting Grant du Conseil européen de la recherche, la récompense la plus prestigieuse en Europe. Il a également bénéficié d’une bourse internationale MAPS, d’une bourse de financement de projet du FNS et d’une bourse Swiss-Korean Quantum.
4
Deux brevets ont été déposés concernant a) une nouvelle formulation pour les écrans QLED ultra-lumineux et b) un schéma de détection de polarisation ultrasensible.
5
Prix, IP, subventions, publications, etc. voir ci-dessus
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
10 personnes, qui devraient passer à environ 15 l’année prochaine.
Présentation d'un membre spécifique de l'équipe
Tous ont la même importance.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Gestion de projet, compétences en matière de résolution de problèmes critiques, chimie synthétique avancée, codage, fabrication de semi-conducteurs, caractérisation des semi-conducteurs, spectroscopie optique avancée, fabrication de dispositifs.
Impacts régionaux et sociaux
1
Nous permettons aux applications de production et de consommation d’énergie d’atteindre des rendements de conversion énergétique sans précédent. Tous les dispositifs basés sur des semi-conducteurs dans la société moderne fonctionneraient à partir de matériaux moins chers à fabriquer, tout en étant plus efficaces.
2
Le Valais en particulier est très fortement touché par les conséquences du changement climatique. La perspective de sources d’énergie renouvelables durables basées sur le photovoltaïque, à la fois bon marché et efficace, est d’un intérêt capital pour le développement futur de ce canton.
3
Les partenaires industriels au sens large bénéficient de la propriété intellectuelle que nous créons concernant des cellules solaires plus efficaces sur le plan énergétique et des matériaux d’affichage ultra-lumineux.
Perspectives et défis
Priorité 1
Développement de semi-conducteurs pérovskites à base d’halogénures sans plomb avec une efficacité et une stabilité accrues.
Priorité 2
Commercialisation d’un microscope à polarisation ultrasensible.
Priorité 3
Permettre aux matériaux moléculaires achiraux d’être dotés de propriétés chirales.
Principaux défis
Problèmes de stabilité dans les matériaux pérovskites à base d’halogénures sans plomb (densité de piégeage élevée) – artefacts de polarisation dans les composants optiques – absence de compréhension des mécanismes d’induction de la chiralité.
Partenariats futurs
Les entreprises de technologie de l’information quantique intéressées par de nouvelles plates-formes matérielles pour les qubits – Les entreprises de cellules solaires intéressées par de nouvelles plates-formes matérielles moins chères, plus flexibles et plus efficaces que le silicium – Les fabricants de microscopie intéressés par le contraste de polarisation le plus élevé possible.
Laboratoire des matériaux inorganiques fonctionnels (LFIM)
Prof. Wendy Queen
Laboratory for Functional Inorganic Materials (LFIM)
Chemistry
Notre mission
LFIM est un pionnier des matériaux poreux avancés pour la séparation des gaz et des liquides, spécialisé dans la capture du CO₂, la purification de l'eau et la récupération de métaux précieux à partir des déchets, afin de réduire la consommation mondiale d'énergie et de faire progresser la gestion de l'environnement.
Sujets de recherche
1
Capture du carbone : Nous mettrons au point de meilleurs moyens d’extraire le CO2 directement de l’atmosphère et des grandes sources ponctuelles, dans le but de rendre le processus moins coûteux et plus efficace afin d’atteindre les objectifs de neutralité carbone.
2
Nous créons des moyens rentables et durables d’extraire des métaux précieux tels que le platine, le palladium et l’or des déchets en vue de leur réutilisation, dans le but de contribuer à garantir la sécurité des chaînes d’approvisionnement en matériaux nécessaires à la transition énergétique tout en promouvant la gestion de l’environnement.
3
LFIM conçoit des matériaux poreux sélectifs capables d’éliminer des sources d’eau des contaminants ciblés, dans le but de garantir l’accès à l’eau potable pour tous et de contribuer à l’assainissement de l’environnement.
Nos projets clés
Unité de démonstration du captage du carbone
Nous avons construit une unité de démonstration pour la capture du carbone. Cette unité, combinée à la modélisation des processus, nous permet d'optimiser les performances de nos matériaux dans un processus de séparation donné et d'estimer le coût et la consommation d'énergie par tonne de CO2 capturé.
Gaznat, OFEN, Etat du Valais et Casale
Matériaux pour le captage direct de l'air
Nous développons des matériaux poreux capables de capturer le CO2 directement dans l'air. Le projet comprendra la conception et la mise en œuvre d'une unité de capture du CO2 qui sera installée dans une installation d'incinération locale en conjonction avec la capture du carbone à l'échelle de la tonne de l'usine elle-même.
Enevi
Composites MOF avancés
Développement de composites MOF/polymères innovants utilisant une modification post-synthétique pour extraire sélectivement les métaux précieux (Pt, Au, Pd) et les contaminants toxiques (Cr, As, Pb) de l'eau, réalisant ainsi des solutions évolutives pour le recyclage des déchets électroniques et l'assainissement de l'environnement.
Université de Bâle, Université de Columbia, Université technique de Dresde, Installation européenne de rayonnement synchrotron, Université de Tokyo
Exposition sur la récupération de l'or
Une exposition interactive et ludique avec 4 stations démontrant la récupération de l'or à partir des déchets électroniques en utilisant nos matériaux. Tournée en Suisse et à San Francisco, pour sensibiliser des milliers de personnes aux concepts de l'économie circulaire. Prix 2022 du FNS Agora Optimus pour la communication scientifique.
Université de Bâle, Université de Columbia, Université technique de Dresde, Installation européenne de rayonnement synchrotron, Université de Tokyo
Nos résultats et highlights
1
Une post-doctorante de notre laboratoire, Nazanin Taheri, vient de recevoir une bourse de validation de concept de Brigde pour l’aider à commercialiser sa technologie.
2
Till Scherlenleib a été sélectionné comme l’un des lauréats du prix MatChem PhD Student Award pour 2025. Sa thèse de doctorat, « A Local Structure Perspective on Metal-Organic Frameworks », a été reconnue pour sa contribution exceptionnelle au domaine. Timo Felder pour avoir reçu le prix de l’affiche exceptionnelle à EuroMOF2025. Sanjay Venkatachalam a reçu le prix du poster exceptionnel lors du GRC sur la capture, l’utilisation et le stockage du carbone.
3
Notre PRN est arrivé en finale. Nous devrions être prêts à publier un communiqué de presse au cas où cela se produirait.
4
. Nazanin Taheri, post-doctorante, vient d’obtenir la preuve de concept du pont, ce qui pourrait constituer une deuxième start-up issue de notre équipe. Nous avons déposé deux demandes de brevet au cours de l’année écoulée.
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
15
Présentation d'un membre spécifique de l'équipe
Timo Felder est un étudiant suisse exceptionnel qui a déjà publié un nombre impressionnant d’articles et qui terminera son doctorat en novembre. Il vient de remporter le concours de posters lors de la conférence EuroMOF en Crète, ce qui est impressionnant compte tenu du niveau élevé de la compétition.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Techniques synthétiques inorganiques et organiques pour fabriquer des blocs de construction puis des matériaux poreux à partir de ces blocs de construction, techniques de caractérisation standard telles que RMN, IR TGA, SEM, analyse de la surface, études d’adsorption et de percée, techniques avancées de caractérisation in situ (XRD, PDF, XAS) pour étudier les mécanismes, les voies de dégradation et évaluer la structure et les performances des matériaux poreux, manipulation de matériaux sensibles à l’air, techniques de structuration, conception de modèles de processus et évaluations du cycle de vie.
Impacts régionaux et sociaux
1
Nous développons des matériaux poreux avancés pour lutter contre le changement climatique grâce à une capture efficace du CO₂, purifier l’eau en éliminant les métaux toxiques et récupérer les métaux précieux des déchets électroniques – permettant ainsi une économie circulaire tout en formant les futurs dirigeants et en engageant la société par le biais de l’application de la recherche.
2
Le LFIM contribue à renforcer la visibilité du Valais en tant que hub scientifique de classe mondiale, à stimuler la croissance économique par la création de startups et l’apport d’investissements, à former de futurs scientifiques au niveau mondial, à impliquer le public via les expositions GoldRush et les médias locaux (Canal 9, Nouveliste, RTS, affichage Migros), et à renforcer les partenariats régionaux pour la transition énergétique en présentant des exposés aux décideurs, en travaillant avec l’industrie locale et en s’engageant auprès des écoles locales
3
Notre recherche s’attaque de front au défi énergétique industriel : les processus de séparation consomment 10 à 15 % de l’énergie mondiale. Nous avons un impact économique grâce à la création de start-ups (Sunchem), au développement de brevets protégeant les nouveaux matériaux et méthodes et au transfert de technologie, ainsi qu’à des collaborations directes avec l’industrie dans le but d’aider à mettre sur le marché des technologies de séparation d’avant-garde.
Perspectives et défis
Priorité 1
Fournir de nouvelles connaissances scientifiques susceptibles d’aider à relever les défis mondiaux actuels liés au changement climatique et à la pénurie d’eau.
Priorité 2
Faire passer nos matériaux révolutionnaires du laboratoire à l’industrie – transformer la capture du CO₂, le recyclage des déchets électroniques et la purification de l’eau d’innovations de recherche en technologies déployées.o inspirer l’action sur le climat et l’économie circulaire.
Priorité 3
Former la prochaine génération de leaders en matière de durabilité tout en élargissant l’engagement du public afin d’inspirer l’action sur le climat et l’économie circulaire.
Principaux défis
Combler le fossé entre la réussite en laboratoire et le déploiement à l’échelle industrielle. Rendre nos technologies à haut rendement énergétique compétitives en termes de coûts par rapport aux méthodes existantes. Obtenir un financement à l’échelle pilote pour démontrer les performances dans le monde réel. Passer de prototypes prometteurs à des produits commercialement viables que les industries adopteront. Développer les partenariats industriels nécessaires
Partenariats futurs
Notre PRN visera à relever les défis susmentionnés et à accélérer le développement des technologies de séparation afin de répondre plus rapidement aux besoins industriels liés au coût, à la consommation d’énergie et à la durabilité environnementale. Dans le cadre de ce projet, nous avons déjà 7 partenaires universitaires et au moins 15 partenariats industriels qui pourraient être mis à profit.
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