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 et d'écrans ultra-lumineux, et de débloquer des applications entièrement nouvelles dans le domaine de la technologie 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 et 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
Un chercheur postdoctoral du programme « Swiss Excellence » a rejoint le groupe et étudiera l’influence de la chiralité sur le spin lors de la fission singulet.
Un boursier postdoctoral du FNS a également intégré le groupe et travaillera sur les matériaux plasmoniques chiraux.
Un article de synthèse portant sur l’impact de la chiralité sur la fission singulet et la fusion triplet a été publié dans ACS Energy Letters, l’une des principales revues du domaine de l’énergie.
Nos laboratoires ont accueilli trois étudiants du secondaire II qui ont appris à fabriquer des nanocristaux et ont découvert le fonctionnement d’un laboratoire dans le cadre de la Semaine suisse d’étude en science des matériaux et chimie, organisée en collaboration avec Schweizer Jugend Forscht.
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.
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 (haute densité de pièges) – 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 souples 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)
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 déchets des métaux précieux et critiques tels que le platine, le palladium et l’or 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 bonne 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
Séparations des PRN
Cette année, nous avons reçu un financement pour lancer le PRN Separations, un pôle de recherche national suisse dédié au développement de la prochaine génération de technologies de séparation. En exploitant des matériaux avancés et/ou des processus novateurs, nous visons à relever certains des défis les plus pressants du monde - de la capture du CO₂ directement dans l'air à la séparation de l'ammoniac et à la récupération des métaux critiques dans les flux de déchets.
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.
Adsorbants poreux pour la récupération de l'eau et des métaux
Le groupe a reçu cette année un subside du FNS pour développer des éléments de base à base de pipérazine et de dihydrophénazine pour la conception d'adsorbants poreux très efficaces et rentables destinés au traitement de l'eau et à la récupération d'éléments lourds dans des flux de déchets complexes.
En collaboration avec notre partenaire industriel, nous avons lancé un projet visant à capturer les molécules fluorées des mélanges gazeux. Ces gaz persistants ont un potentiel de réchauffement global très élevé et nous visons à réduire leurs émissions en utilisant des adsorbants poreux efficaces et rentables.
Adsorbants de détartrage pour la récupération de l'or et l'eau propre
Nazanin Taheri, membre de notre équipe, vise à développer des adsorbants efficaces pour récupérer l'or et éliminer les métaux lourds des eaux usées industrielles et des déchets électroniques, afin d'améliorer la qualité de l'eau et la récupération circulaire des ressources.
Notre chercheuse postdoctorale Dr. Nazanin Taheri a été sélectionnée comme BRIDGE Proof of Concept Fellow, recevant CHF 130k pour faire avancer son travail innovant. Son projet a ensuite été sélectionné parmi les 5 meilleures startups sur 50 lors de la journée de l’innovation en matière d’énergie et d’environnement organisée par STARTUP CAMPUS Suisse. En 2026, elle a également obtenu la deuxième place au Sustainability Week Zurich Startup Award pour son travail sur la récupération de l’or à partir des déchets électroniques et des flux industriels, combinée à l’élimination des métaux lourds pour favoriser une eau plus propre et une récupération circulaire des ressources.
2
Notre ancien doctorant, le Dr Till Schertenleib, a reçu la distinction de thèse du programme doctoral EDCH, plaçant sa thèse parmi les 8 % de soumissions les plus intéressantes de 2025. Il a également été sélectionné comme l’un des lauréats du prix MatChem PhD Student Award 2025, qui reconnaît la contribution exceptionnelle de sa thèse de doctorat et souligne son excellence scientifique. Timo Felder a reçu l’Outstanding Poster Award à l’EuroMOF 2025, soulignant le fort impact de ses recherches au sein de la communauté des matériaux poreux. En outre, l’une de ses publications récentes a été sélectionnée pour la collection 2025 des articles les plus populaires sur les matériaux poreux, ce qui souligne la pertinence et la visibilité de ses recherches. Notre doctorant Sanjay Venkatachalam a reçu l’Outstanding Poster Award lors de la Gordon Research Conference aux États-Unis, en reconnaissance de la qualité et de l’impact de sa présentation de recherche.
3
Le PRN « Séparations » réunit 20 groupes de recherche afin d’accélérer le transfert de technologies, de soutenir les objectifs suisses en matière de développement durable et de renforcer l’innovation. Il vise à positionner la Suisse en tant que leader dans le domaine de la science de la séparation durable en renforçant l’expertise nationale et en établissant des collaborations interdisciplinaires durables.
4
Une bourse BRIDGE Proof of Concept a été obtenue pour soutenir la technologie innovante des adsorbants du Dr Nazanin Taheri, ouvrant la voie à une spin-off potentielle de l’EPFL dans un avenir proche. En outre, un brevet a été déposé sur la base de ses matériaux adsorbants innovants et de leur application à la récupération des ressources.
Team & talents
Taille de l'équipe du laboratoire
15
Présentation d'un membre spécifique de l'équipe
Nazanin Taheri a rejoint le LFIM en septembre 2022 en tant que chimiste organique, appliquant son expertise à la conception d’adsorbants efficaces pour relever les défis environnementaux. Au cours des trois dernières années, sous la supervision du Prof. Wendy Lee Queen et grâce à un solide travail d’équipe avec des doctorants, elle a développé des adsorbants efficaces pour la récupération de l’or à partir de déchets électroniques et de flux industriels, et pour l’élimination des métaux lourds dans les eaux usées. Ses travaux ont donné lieu à des résultats scientifiques remarquables, dont une publication dans le Journal of the American Chemical Society, et ont attiré 130 000 CHF de financement BRIDGE pour la preuve de concept, afin de soutenir la mise à l’échelle et l’application de sa technologie dans le monde réel.
Compétences développées par l'équipe scientifique
Les membres de notre équipe développent leur capacité à traduire les connaissances scientifiques fondamentales en solutions pratiques pour relever les défis environnementaux les plus pressants. Une compétence clé consiste à apprendre à combler le fossé entre la recherche fondamentale et les besoins de l’industrie, depuis la conception et la caractérisation des matériaux jusqu’aux essais axés sur les applications, en passant par la réflexion sur la mise à l’échelle, le transfert de technologie et la collaboration avec les partenaires industriels. Les chercheurs sont ainsi préparés à contribuer à une planète plus durable tout en faisant progresser les innovations qui ont une pertinence dans le monde réel. En fait, tout en explorant activement des solutions évolutives pour l’industrie, nous continuons à mettre l’accent sur la recherche fondamentale. Par exemple, notre ancien doctorant, le Dr Till Schertenleib, a effectué un travail fondamental exceptionnel qui a été récompensé par la distinction de thèse du programme doctoral EDCH et le prix de l’étudiant doctorant 2025 MatChem.
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, 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 de pointe.
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.
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 vise 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 8 partenaires universitaires et au moins 15 partenariats industriels qui pourraient être mis à profit.
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