Auto-assemblages ioniques orientés par cisaillement pour un transport ionique optimisé – SESAME

SESAME est un projet de recherche fondamentale dédié à l’exploration de propriétés essentielles de la matière molle fonctionnelle comme l’impact du confinement sur le transport ionique. L’objectif est de quantifier sur des échelles spatio-temporelles pertinentes, le transport d’ions confinés dans des nanocanaux (de taille, de topologie et de dimensionnalité variables) arrangés dans un réseau ayant un ordre à longue portée afin d’optimiser le transport ionique. Pour ce faire, nous étudierons, par une approche multiéchelle et pluridisciplinaire, l’impact des conditions de cisaillement (vitesse et température) sur l’orientation (verticale ou parallèle) et l’ordre à longue portée de canaux mono-conducteurs ioniques modèles issus de l’auto-organisation de copolymères à blocs (CPBs) originaux conçus pour obtenir de bonnes propriétés de conduction ionique. Nous établirons aussi un parallèle entre les propriétés chimiques des chaînes de CPBs (nature chimique, taille et séquence des blocs et choix du cation (c.-à-d., H+, Li+, Na+, K+)) et les propriétés physiques obtenues telles que la taille et la morphologie des nanocanaux ioniques ou bien encore les performances de conduction ionique du matériau. L’originalité forte de SESAME réside dans l’étude des relations structure-dynamique sur dix décades spatio-temporelles en couplant des techniques avancées telles que : la diffusion des neutrons aux petits angles (échelle nanométrique), la mesure de la conductivité ionique (diffusion quasi élastique des neutrons (échelle moléculaire), des simulations de dynamique moléculaire (échelles moléculaire-nanoscopique) et conductivité (échelle micro-macroscopique)) sous cisaillement afin de réduire la défectivité du matériau. Finalement, la méthodologie envisagée dans SESAME permettra de contrôler, prédire et optimiser le transport ionique au sein de matériaux pourvus de nanocanaux conducteurs ioniques pouvant être employés dans différentes applications (incluant la fabrication d’électrolytes solides et de membranes servant de biocapteurs ou de séparateurs).