La raréfaction des ressources fossiles combinée aux conséquences environnementales dramatiques des matériaux dérivés du pétrole a fortement accéléré l’intérêt porté au développement de nouveaux matériaux biosourcés. La recherche dans ce domaine est un enjeu sociétal majeur pour accompagner les transitions en cours dans le cadre de l’exploitation des ressources fossiles et les conséquences de leur épuisement à venir.
Plusieurs polysaccharides sont à la base de l’architecture de très nombreux organismes (plantes terrestres, algues, champignons, crustacés, insectes, etc.) au sein desquels ils se présentent souvent sous forme d’objets semicristallins dont au moins l’une des dimensions est nanométrique. Les micro/nanocristaux de cellulose ou de chitine qu’il est possible d’extraire de la biomasse sont de taille variable. Ils possèdent des qualités attractives (abondance naturelle, renouvelabilité, biocompatibilté et biodégradabilité) et des caractéristiques physiques et chimiques uniques (légèreté, chiralité, anisométrie marquée de forme et de propriétés). Ces cristaux sont à l'origine des propriétés mécaniques des organismes qui les synthétisent, mais après extraction, ce sont également des briques élémentaires de choix pour la création d’une nouvelle génération de matériaux avancés compatibles avec les concepts de développement durable. On les retrouve sous des formes et des appellations très variées (nanocristaux, nanofibrilles, microfibrilles, whiskers, etc.. Ils font l’objet d’un engouement récent de la part des chercheurs académiques mais également des industriels, comme en atteste l’accroissement considérable de publications et de brevets dans le domaine ces dix dernières années. Ces objets, leur extraction, leur caractérisation et leur modification physique ou chimique, dans leur environnement natif ou transformé en matériaux variés (aérogels, nanocomposites, complexes en suspension, films minces, etc.), sont au cœur des recherches de l’équipe SPG.
La compréhension de la biosynthèse et de la structuration au sein des édifices naturels ainsi que le développement rationnel de tels matériaux à base de (ou contenant des) nanocristaux de polysaccharides nécessite cependant d’approfondir notre connaissance fondamentale de leur structure à différentes échelles. L'objectif de l’équipe est donc d’établir des relations structure-propriétés selon une stratégie multiéchelle en étudiant la structure, la morphologie et l’organisation de ces nanocristaux aux échelles atomique, moléculaire, supramoléculaire ou colloïdale, et macroscopique.
Nos travaux de recherche se fondent sur des outils et concepts de champs scientifiques variés incluant la cristallographie, la biophysique, la science de la matière molle et des matériaux, la science des colloïdes et des polymères, combinés à de nombreuses techniques avancées d’imagerie, de spectroscopie, d’analyse thermomécanique et de modélisation: RMN du solide, spectroscopie infrarouge, diffusion et diffraction des rayonnements (en particulier sur les grands instruments), microscopies électroniques et à champ proche, modélisation atomistique et gros grains. Ces approches se déclinent en thématiques qui concernent des communautés du domaine des polymères et de la matière molle, mais aussi de la biochimie et de la biologie de ces matériaux.
