High-throughput combinatorial and autonomous pathways in Solid State Chemistry

Le projet HIWAY-2-MAT marque une avancée majeure dans la recherche sur les matériaux grâce à l’intégration de trois plateformes innovantes : un bâti de pulvérisation cathodique combinatoire et deux plateformes de recherche autonome dédiées aux poudres et couches minces, le tout complété par des outils de caractérisation parallélisés et permettant de caractériser les proprtés chimques, structurales et fonctionnelles des matériaux produits à haut-débit.

1. Bâti de pulvérisation cathodique combinatoire

Ce bâti permet de synthétiser des couches minces avec des compositions variées en un seul processus, grâce à des gradients de dépôt. Il explore un large espace de composition pour découvrir des matériaux aux propriétés optimisées (conductivité, propriété optiques, ..). Il est couplé à des méthodes de caractérisation résolues spatialement permettant d'extraire des informations structurales, chimique ou des propriétés fonctionnelles en fonction de la composition.

2. Plateformes de recherche autonome

a. Plateforme pour les poudres (IMN)

Cette plateforme synthétise et optimise des poudres nanométriques/micrométriques via des méthodes comme la synthèse hydrothermale. Là aussi, des outils de caractérisation automatisés (DRX, photoluminescence) et des algorithmes d’IA ajustent les paramètres pour obtenir les propriétés souhaitées, en l'occurence des propriétés optiques telles que la luminescence.

b. Plateforme pour les poudres et couches minces (CentraleSupélec)

Dédiée aux couches minces mais permettant également de produire des poudres, elle utilise des techniques de dépôt par spin-coating et des caractérisations in situ (ellipsométrie, DRX, mesures électriques) dont les résultats sont analysés automatiquement et réinjectés dans la boucle d'optimisation. L’IA optimise les conditions de dépôt pour contrôler l’épaisseur, la composition et l'homogénéité et la propriété électrique (conductivité, constante diélectrique).

En combinant synthèse avancée, caractérisation parallélisée et IA, ce projet ouvre la voie à une recherche autonome, où l’intervention humaine se concentre sur l’innovation plutôt que sur les tâches répétitives.