Clémence Badie : couches minces et électrolyse

Tout juste arrivée au laboratoire de physique de la matière condensée (PMC*), Clémence Badie est experte de l’Atomic Layer Deposition (ALD), une technique consistant à faire croitre dans un réacteur sous vide et de manière contrôlée, une couche mince de matériau à l’échelle nanométrique sur un support donné (le substrat). Depuis son stage de master 1 à l’université d’Erlangen en Allemagne, la jeune chercheuse n’a cessé de se perfectionner dans ce domaine. « J’ai fait mes premières armes auprès d’une post doctorante qui, déjà à l’époque, me montrait comment réaliser les manipulations que je vais mener ici, au PMC ».

Vocation académique 

Clémence Badie découvre le domaine de la recherche académique, où les équipes sélectionnent et appliquent la ou les techniques qui leur permettront d’élaborer et de caractériser leurs échantillons. En quelques mois la jeune femme prépare seule ses échantillons, les observe au microscope à balayage électronique et les teste pour des applications électrochimiques. Autonome, impressionnée par les équipements et les connaissances auxquels elle a accès, Clémence Badie est piquée par la recherche académique. Ca sera sa vocation, ce que confirme un stage de master 2 au CNRS, plus théorique et contrastant avec le précédent. 

Elle se met alors en quête d’une thèse dans laquelle elle reprendra les pratiques expérimentales apprises en Allemagne. La doctorante rejoint le Centre interdisciplinaire de nanosciences à Marseille (CINaM – CNRS) où elle contribue à un projet ANR utilisant les réacteurs qu’elle connaît bien et impliquant une entreprise et un laboratoire Montpellierains. « J’ai souhaité consolider mon profil académique et j’ai commencé un post doctorat à l’université technologique d’Eindhoven aux Pays-Bas sur des techniques ALD similaires ». Là-bas, Clémence Badie construit son socle de compétences, élabore de nouveaux procédés, s’investit dans la compréhension des matériaux qu’elle utilise. « J’ai testé de nouveaux procédés de dépôt pour de nouvelles applications », se souvient la jeune chercheuse.  

Comprendre les matériaux

En postulant comme Maitre de conférences en Tenure Track au PMC, Clémence Badie entend approfondir son travail et ses savoir-faire sur l’ALD. « Mes travaux concerneront dans un premier temps l’élaboration de matériaux couches minces pour l’électrolyse de l’eau, la production d’hydrogène ». L’électrolyse de l’eau ou « water splitting » consiste à dissocier les molécules H2O en hydrogène (H2) et oxygène (O2) par des réactions d’oxydoréduction. Les réactions électrochimiques sont localisées à l’interface entre l’électrode et le liquide dans lequel elle est plongée (l’électrolyte). Il s’agit alors pour la chercheuse de recouvrir ces électrodes d’une couche mince dans un matériau qui garantira leur longévité et optimisera l’efficacité de la réaction électrochimique. « Le but de mon projet est alors de synthétiser des couches minces de matériaux de manière contrôlée sur des substrats en 3D puis d’étudier et de comprendre les propriétés électrochimiques de ces derniers selon les réactions dans lesquelles ils sont impliquées ». 

Les matériaux obtenus au cours de ces travaux peuvent en outre présenter des propriétés intéressantes pour d’autres applications ou domaines de recherche. « En permettant et en promouvant les projets interdisciplinaires, notamment dans le cadre de M4S, il devient possible d’agrandir son socle de connaissances, d’interagir avec d’autres collègues et de collaborer. Cela fait vraiment sens pour moi ». 

Rentrer dans le vif du sujet

Le collectif, la solidarité entre collègues, la maîtresse de conférences en a pris la mesure en arrivant à IP Paris. « La synthèse de couche minces en phase gazeuse est à la base de mon projet mais mon réacteur n’est pas prêt. Pourtant, je dois lancer mes activités de recherche et d’enseignement. Heureusement, mes collègues me donnent accès à leurs équipements. J’ai ainsi pu réaliser, avec l’aide d’un étudiant en labwork, des dépôts couche par couche en solution. Cet esprit d’entraide est vraiment motivant ». 

Clémence Badie peut donc d’ores et déjà débuter son projet scientifique. Grâce au contrat Tenure Track, elle bénéficie dès sa prise de poste des financements et des moyens humains (compétences en ingénierie, doctorant...) pour fabriquer le réacteur idéal pour son projet. « C’est à la fois une chance et une responsabilité », souligne-t-elle.

A propos de Clémence Badie 

Les recherches de Clémence Badie portent sur le développement de films minces nanométriques à l'aide du dépôt par couche atomique (ALD) pour des applications liées à la transition énergétique. Elle s’est d'abord spécialisée dans l'ALD au cours de son doctorat, où elle a développé une membrane sélective à l'hydrogène (2018-2022). Clémence Badie a ensuite approfondi ses compétences en ALD au cours de ses recherches postdoctorales qui portaient sur le dépôt et la caractérisation de films minces électroactifs (2022-2025). Elle étudie à présent la relation entre les films minces - tels que les nitrures à un ou plusieurs éléments - et leurs propriétés électrochimiques. En parallèle, Célmence Badie enseigne au département de chimie de l'École Polytechnique. 

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