Comprendre les fondements et les structures élémentaires, «de l’atome à la brique de base »:

Les matériaux à l’échelle nanométrique possèdent des propriétés spécifiques dues aux effets de taille et au confinement quantique. L’objectif de ce premier volet est multiple. Il s’agit du point de vue fondamental de s’intéresser aux propriétés quantiques de molécules et d’objets ayant au moins une dimension nanométrique (surfaces, nano-objets, etc.). L’assemblage ou la combinaison de tels objets est en partie piloté par les propriétés de surface qui contrôlent leurs interactions.

Cet axe de l’institut est ainsi divisé en quatre blocs respectivement dévolus à:

• La chimie à l’échelle moléculaire (méthodologie, synthèse et caractérisation de briques moléculaires originales),
• L’étude théorique et expérimentale de nano-objets du type nanoparticules, nanotubes, nano-rubans,
• L’étude fondamentale des propriétés de surface et d’interface,
• L’étude des propriétés de la matière condensée à l’échelle nanométrique.

Assembler, combiner, structurer pour développer de nouveaux matériaux :

L’assemblage ou l’association de molécules ou d’objets de taille nanométrique permet de fabriquer des matériaux méso ou macroscopiques, organiques et inorganiques, aux propriétés nouvelles voire inexistantes dans la nature. De telles architectures artificielles permettent le développement de nanomatériaux (nouveaux matériaux 2D, films minces, assemblage de molécules ou de nano-objets, micelles, conjugués matériaux/molécules d’intérêt biologique) ou de méta-matériaux (matériaux volumiques ou surfaciques nanostructurés ou nanocomposites, etc.) et conduisent à porter un regard nouveau sur les matériaux naturels (matériaux bio inspirés).

Cet axe de l’Institut est ainsi divisé en 4 blocs : 

• La chimie supra et macromoléculaire (design, synthèse et caractérisation de matériaux à architecture et composition contrôlées),
• L’étude des mécanismes physiques de synthèse, croissance, assemblage et nanostructuration,
• La fabrication, la caractérisation et l’étude de nanomatériaux (matériaux 2D, films minces matériaux bio-inspirés)
• Le développement de méta-matériaux (dont les propriétés, inconnues dans la nature, dépendent de l’assemblage et/ou de la structuration) ou de matériaux dits fonctionnalisés essentiels pour le développement de dispositifs innovants et trouvant de nombreuses applications dans des domaines à fortes retombées scientifiques et socio-économiques tels que la microélectronique, l’environnement, l’énergie et la santé.

Innover pour développer de nouvelles applications :

Les assemblages et ou combinaisons de nanostructures et/ou nano-objets ainsi réalisés doivent conduire à la réalisation de nouveaux dispositifs exploitant des propriétés propres à l’échelle nanométrique et/ou quantique.

Cet axe de l’institut est ainsi divisé en 4 blocs liés :

• Au développement de l’électronique organique ou moléculaire (électronique sur support souple, OLED...),
• À la réalisation de dispositifs émergents (en particulier pour la production et le stockage d’énergie),
• À la nanoélectronique (architectures ultimes, spintronique, électronique quantique),
• À la nano-photonique (nano antennes, plasmonique, nano optique quantique
  
  L’un des objectifs est de développer des dispositifs à partir de matériaux peu onéreux, non toxiques et abondants, mais présentant des propriétés nouvelles.