Visite de trois chercheurs internationaux dans le cadre du programme "Professeurs invités" du centre M4S

Dans le cadre de la politique d'ouverture internationale de l'Institut Polytechnique de Paris et du renforcement de son attractivité, le centre interdisciplinaire Materials for Society a lancé un appel à projets visant à financer l'accueil de professeurs invités de renommée mondiale. Au printemps, trois chercheurs ont ainsi été accueillis pour des séjours de plusieurs semaines, rythmés par des conférences, des échanges scientifiques et la mise en place de nouvelles collaborations. Ces visites ont permis de nourrir les réflexions scientifiques de la communauté des matériaux d'IP Paris tout en favorisant l'émergence de projets interdisciplinaires à fort potentiel.

Ces accueils sont financés grâce au projet STeP² retenu par l'ANR lors de l'appel à projets "Excellences sous toutes ses formes" (EXES) France 2030 (ANR-22-EXES-0013).

Francisco López Jiménez : quand la nature inspire les matériaux du futur

Dans le cadre de ce programme d'accueil, M4S a eu le plaisir de recevoir, à la fin du mois de mars, Francisco López Jiménez, Associate Professor à l'Université du Colorado Boulder et spécialiste reconnu des structures légères et des matériaux composites. Son parcours académique, marqué par des formations à l'Université de Séville et au California Institute of Technology, ainsi que par des expériences postdoctorales à l'Ecole polytechnique et au Massachussetts Institute of Technology, témoigne de son ancrage dans les meilleurs environnements scientifiques internationaux.

Au cours de son séjour, Francisco López Jiménez a proposé une conférence originale autour des solides cellulaires soumis à des contraintes géométriques, en s’appuyant sur un exemple fascinant : l’architecture des nids d’abeilles. Grâce à des dispositifs expérimentaux innovants reposant sur l’impression 3D, il a montré comment les abeilles adaptent la construction des alvéoles en présence de contraintes incompatibles avec une géométrie hexagonale régulière. Ces travaux, à la croisée de la physique, de la mécanique et de la biologie, ouvrent des perspectives inédites en matière de conception de matériaux bio-inspirés.

Ses recherches trouvent des applications directes dans des domaines stratégiques tels que l’aérospatial, avec le développement de structures déployables ultralégères, ou encore les matériaux ablatifs pour conditions extrêmes. En explorant l’impact des défauts topologiques et des distorsions géométriques sur les propriétés mécaniques, il propose une approche de conception innovante permettant un contrôle fin des performances des matériaux.

La venue de Francisco López Jiménez a également permis d’initier une collaboration prometteuse avec les équipes du LMS, notamment autour des travaux sur les microstructures périodiques et aléatoires. Cette interaction s’inscrit pleinement dans la dynamique interdisciplinaire de M4S, en lien avec les laboratoires de physique et de chimie.

Alexander Krivchikov : explorer la matière aux températures extrêmes

M4S a également accueilli Alexander Krivchikov, expert international des propriétés thermiques des solides à très basse température. Son parcours européen singulier, entre l’Ukraine, la Pologne et l’Espagne, illustre une forte capacité à développer des collaborations scientifiques à l’échelle internationale.

Spécialiste des mesures de capacité calorifique entre 0,4 K et 20 K, Alexander Krivchikov s’intéresse aux mécanismes fondamentaux qui gouvernent la propagation de la chaleur dans les matériaux complexes. Lors de sa conférence, il a présenté une analyse approfondie de la conductivité thermique dans les cristaux complexes et les matériaux amorphes, en mettant en lumière les analogies avec les systèmes dits « glass-like ».

Ses travaux expérimentaux permettent d’apporter un éclairage nouveau sur la dynamique des phonons, ces quasi-particules responsables du transport de l’énergie thermique dans les solides. Comprendre leur comportement dans des structures désordonnées ou hybrides constitue un enjeu majeur, tant pour les applications en cryogénie que pour le développement de nouveaux matériaux aux propriétés thermiques contrôlées.

Les échanges scientifiques nourris lors de son séjour ont permis d’ouvrir des perspectives de collaboration autour de la caractérisation thermique des matériaux innovants, notamment ceux développés au sein du centre M4S. Ces interactions sont particulièrement pertinentes dans un contexte où la maîtrise des flux thermiques devient critique, que ce soit pour l’électronique, l’énergie ou les technologies quantiques.

Au-delà de l’apport scientifique direct, la présence d’Alexander Krivchikov renforce les liens d’IP Paris avec des institutions européennes de premier plan. Elle contribue également à positionner M4S comme un acteur clé dans l’étude des phénomènes physiques à basse température.

Cet accueil illustre enfin la volonté d’IP Paris de soutenir des recherches fondamentales de haut niveau, essentielles à l’émergence de futures innovations technologiques.

Igor Abrikosov : concevoir les matériaux de demain à partir des états métastables

Le professeur Igor Abrikosov, figure majeure de la physique théorique des matériaux, a lui aussi contribué au rayonnement scientifique de M4S lors de sa visite. Ses recherches, centrées sur la simulation numérique et la compréhension fondamentale des propriétés des matériaux, visent à accélérer la découverte de nouvelles phases aux fonctionnalités avancées.

Sa conférence a porté sur un thème particulièrement innovant : l'exploration des états métastables de la matière comme voie de conception de nouveaux matériaux. En combinant simulations théoriques, conditions extrêmes (pression, température) et validation expérimentale, il a montré comment accéder à des phases inédites, impossibles à obtenir dans des conditions classiques.

Parmi les exemples présentés figurent la découverte de nouveaux matériaux bidimensionnels, comme certains nitrures aux propriétés électroniques remarquables, ainsi que la synthèse de chaînes atomiques unidimensionnelles stabilisées dans des composés ioniques. Ces travaux illustrent le rôle clé de la pression dans la transformation des règles de la chimie et de la cristallographie.

Un enjeu central de ces recherches réside dans la possibilité de conserver, à pression ambiante, les propriétés exceptionnelles de matériaux synthétisés en conditions extrêmes. Les avancées dans ce domaine ouvrent la voie à des applications potentielles dans les matériaux ultra-durs, l'électronique ou encore l'énergie.

La collaboration initiée avec les équipes de recherche d'IP Paris, notamment autour des simulations multi-échelles et de l'utilisation de potentiels interatomiques basés sur le machine-learning constitue une opportunité stratégique. Elle permettra de renforcer les synergies entre théorie et expérimentation, au cœur des enjeux actuels de la science des matériaux.

La venue d'Igor Abrikosov souligne l'attractivité internationale de M4S et sa capacité à se positionner à la pointe des approches de conception de matériaux. Elle ouvre également des perspectives ambitieuses en matière de recherche collaborative et d'innovation.