Présentation

Le laboratoire de recherches « Groupe de Physique des Matériaux (GPM) » est une Unité Mixte de Recherche (UMR 6634) entre le entre l’Université de Rouen Normandie, l’INSA de Rouen Normandie, établissements membres de la ComUE Normandie Université et le CNRS (UMR 6634). Au CNRS, il appartient à l’Institut de Physique (INP) et secondairement à l’Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes (INSIS).

Le laboratoire est spécialisé dans l’instrumentation scientifique et l’étude de la matière aux échelles les plus fines afin d’en expliquer les propriétés physiques et relier les échelles subnano-micro-macro-structures.

Le laboratoire (superficie de 7000 m2) est localisé dans les locaux de l’Université de Rouen Normandie (6500 m2) et de l’INSA de Rouen Normandie (500 m2), sur le campus scientifique du Technopole du Madrillet (Sud de Rouen).

Le laboratoire, dirigé par Philippe Pareige, Professeur de l’Université de Rouen Normandie, regroupe 170 personnes (62 chercheurs et enseignants-chercheurs, 30 Ingénieurs, Techniciens et Administratifs, 62 doctorants et 16 post-doctorants, chercheurs invités et stagiaires de Licences / Masters).

Le laboratoire est structuré en 5 départements Scientifiques et est reconnu au niveau international pour ses travaux selon les thématiques suivantes:

Le laboratoire développe, depuis sa création (1967), une des rares techniques au monde capable de faire des analyses quantitatives à l’échelle atomique et en 3 dimensions, sur des matériaux aussi variés que les métaux et alliages, les semi-conducteurs, les oxydes, les céramiques… : la Sonde Atomique Tomographique. La recherche dans ce département est abordée selon trois thèmes :

  1. Le développement instrumental de la Sonde Atomique Tomographique
  2. La recherche sur le traitement des données et la compréhension des phénomènes à l’origine des limites de la technique (matière sous champ et lumière)
  3. La recherche en rupture pour le développement de nouveaux concepts et outils pour l’analyse de la matière à l’échelle ultime.

Ces travaux (1 et 2) s’effectuent dans le cadre de la valorisation et le transfert technologique vers la société CAMECA qui commercialise l’instrument.

  • Métallurgie : Vieillissement et Mécanique : de l’atome à la structure.

Ce département mène des recherches originales en Métallurgie Physique. Fort d’un parc expérimental unique, la recherche sur les métaux et alliages est abordée à plusieurs échelles, de l’observation à l’échelle atomique jusqu’aux essais thermomécaniques. Ce travail multi-échelle expérimental est adossé à une modélisation numérique elle-même adaptée aux différentes échelles observées. Quatre équipes de recherches travaillent sur la compréhension des performances et du vieillissement des matériaux de structures d’aujourd’hui et de ceux en développement pour le futur. Les domaines de la production d’énergie et du transport sont largement abordés. Ainsi, ce sont les fondamentaux des transformations de phases dans les alliages (équipe ERAFEN), les matériaux en milieux extrêmes et nanostructurés (ERMEN), le vieillissement des matériaux et leurs surfaces (CEVIMAT) et la Mécanique des matériaux (ERMECA), qui sont étudiés, en lien étroit avec des partenaires industriels (le GPM est Laboratoire Commun avec i) EDF, ii) Manoir Industries). Des moyens de productions innovants tels la fabrication additive, l’amélioration des surfaces par implantation ionique sont nouvellement abordés.

  • Nanostructures des Nanosciences et Nanotechnologies : de l’atome à la fonction.

A l’heure des Nanotechnologies, l’étude des matériaux aux échelles ultimes est un enjeu important pour le développement des nouveaux concepts ou composants ainsi que pour la compréhension de leurs propriétés physiques ou fonctions (électrique, magnétique, optique, ...). Dans ce vaste domaine de recherche et développement, le département est aujourd’hui spécialisé dans l’étude des matériaux pour la nanoélectronique, l’optoélectronique, la photonique (photovoltaïque) et le magnétisme. Trois équipes de recherche travaillent sur les matériaux de la microélectronique et photonique (ER2MP), les matériaux magnétiques (ERMMA) et sur la fiabilité et défaillance des composants électriques (ERDEFI). Ici encore la recherche et la modélisation aux petites échelles sont des points forts qui démarquent les travaux sur le plan international.

  • Systèmes Désordonnés et Polymères : de la macromolécule aux polymères.

Les recherches de ce département portent sur l’étude des dynamiques moléculaires au voisinage de la transition vitreuse. Cela concerne les phénomènes de relaxations moléculaires existant dans les systèmes complexes, sachant que ces systèmes sont pour l’essentiel des matériaux à structure macromoléculaire présentant au moins une phase désordonnée ou un état vitreux. C’est la nature hors équilibre thermodynamique de cette phase désordonnée qui va conduire aux phénomènes de relaxation engageant dans la matière des mouvements moléculaires à grande échelle, délocalisés et de nature coopérative. Les recherches sont effectuées dans le but d’établir les lois physiques permettant de décrire les cinétiques de relaxation en relation avec les structures des matériaux ou des contraintes qu’ils vont subir au cours de leur usage.

 

  • Nanoparticules, Caractérisation, Environnement : impact des nano sur l’environnement et la santé.

Cette approche interdisciplinaire où travaillent ensemble des physiciens, des médecins, des toxicologues, des biologistes contribue fortement à répondre aux questions fondamentales posées par les instances françaises sanitaires et environnementales qui concernent i) les potentiels émissifs de produits contenant des nanoparticules en conditions normales d’utilisation, ii) la détection et la caractérisation de nanoparticules dans les fluides biologiques et compartiments environnementaux ainsi que iii) l’impact écotoxicologique des nanoparticules. En tache de fond aux résultats attendus sur ces thèmes nous pouvons être force de proposition pour la mise en oeuvre d’une stratégie d’étude des impacts environnementaux des matériaux nanostructurés au cours de leur cycle de vie. L’impact sur la peau de composants intégrés dans les cosmétiques est également un thème abordé. Ces travaux bénéficient au GPM du savoir-faire autour de la nanoanalyse par NanoSIMS et Microscopie Electronique en Transmission.

La plateforme instrumentale sur laquelle s’adossent ces recherches couvre une large gamme d’échelles et d’informations : Sonde Atomique Tomographique, Microscopies Électroniques en Transmission et à Balayage, NanoSIMS 50, Spectroscopies IR, UV-Vis-PIR, Raman, Spectroscopie par photoluminescence, Spectrométries Mössbauer, SQUID, VSM, Diffraction de Rayons X, DSC, Flash DSC, Spectroscopie diélectrique large bande, essais mécaniques en conditions anisothermes et multiaxiales, nanoindenttation, picoindentation in situ, implantation ionique… et conforte les modélisations développées et menées aux différentes échelles : Monte-Carlo Cinétique, Champ de Phase, Champ de Phase Cristallin, Eléments Finis, Loi de Comportement Macroscopique.

Les recherches du laboratoire sont faites en fort partenariat avec d’autres laboratoires académiques ou centres de R&D industriels, nationaux ou internationaux.

  • Le GPM est un laboratoire commun avec le Centre R&D d’EDF (laboratoire commun EM2VM : Etude et Modélisation des Microstructures pour le Vieillissement des Matériaux) et laboratoire commun avec la société Manoir Industrie (IPERS : Innovation and performance of refarctory Steels), il collabore avec de grands groupes tels par exemple : NEXANS, ARCELOR, ALCAN, EDF, CEA, UGIMAG, VALEO, Aubert et Duval, Michelin, Manoir Industrie, Freescale, Thales, FAVI, Aircelle, Volum-e, Zodiac Aéroespace, ....
  • Le GPM est un laboratoire laboratoire fondateur de l’Institut CARNOT ESP (Energie et Systèmes de Propulsion) en raison de ses recherches partenariales sur les verrous technologiques des matériaux liés à l’Energie (Production (Nucléaire, Eolien, Photovoltaïque...), Transfert (Câble électrique), Stockage (Batterie),...) et le Transport (Automobile, Aéronautique, Aérospatial). Il est aussi membre du Pôle de Compétitivité MOVEO, de la filière « Normandie AéroEspace (NAE) » et de la filière Normande « Energies ». Des structures adaptées (laboratoires communs) ont été mises en place pour interagir le plus efficacement possible avec les PME-PMI locales ou nationales, avec les CRT régionaux : Analyses et Surface (Laboratoire Commun CEVIMAT) et CEVAA (Laboratoire Commun CECOVIM).
  • Le GPM est membre fondateur du Laboratoire d’Excellence EMC3 (Centre des Matériaux pour l’Energie et de la Combustion Propre) et est porteur du projet d’Equipement d’Excellence GENESIS (Groupe d’Etudes et de Nanoanalyses des Effets d’Irradiations) pour l’étude de matières radioactives.
  • Le GPM est un laboratoire de la fédération CNRS IRMA (Institut de Recherche sur les Matériaux à Propriétés Avancées, qui regroupe le GPM  et deux laboratoires Caennais), qui est elle-même membre du réseau National de Microscopies (METSA). Il est également membre du Centre de Compétences C’Nano Nord Ouest, du Réseau d’Intérêt Normand « Energie et Matériaux » . L’étude des performances ou vieillissement des matériaux et nanomatériaux et la fiabilité des composants des systèmes embarqués sont des thèmes majeurs au GPM, en Région Normandie et dans les filières industrielles et d’enseignements locales.