Université de Strasbourg

Florian Banhart & Thomas LaGrange

Biographie - Florian Banhart

Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS), université de Strasbourg

Florian Banhart, USIAS Fellow 2017

Florian Banhart a obtenu son doctorat en 1988 à l'université de Stuttgart (Allemagne) sous la supervision d'Alfred Seeger. De 1989 à 1999, il a été chercheur à l'Institut Max Planck (MPI für Metallforschung) à Stuttgart et, de 1999 à 2003, à l'université d'Ulm (Allemagne). Après son habilitation en 2001, il a été nommé professeur en 2003 à l'université de Mayence , où il a présidé le Centre de microscopie électronique, et en 2007 à l'université de Strasbourg.

Il est professeur à la faculté de physique et ingénierie et membre de l'Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS). Il faisait partie des lauréats de l'initiative EQUIPEX en 2011, et est membre senior de l'Institut universitaire de France depuis 2014.

Ses activités scientifiques se situent dans les domaines de la microscopie électronique in-situ et des matériaux de basse dimensionnalité. Il travaille sur les défauts atomiques, la diffusion dans les solides, les matériaux hors équilibre et sous irradiation, les transformations de phase et le transport électrique dans des chaînes atomiques. Ses activités les plus récentes se focalisent sur la microscopie électronique ultra-rapide.

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Biographie - Thomas LaGrange

École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Suisse & Fellow USIAS à l’Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS), université de Strasbourg

Thomas LaGrange, USIAS Fellow 2017Thomas LaGrange est spécialisé en science des matériaux, avec une formation de base étendue en techniques de microscopie électronique, développement des instruments de TEM et technologies laser. Il a obtenu son BSc en ingénierie mécanique et son MSc en science des matériaux à la Michigan State University, suivis d’un doctorat en physique appliquée à l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Il a rejoint le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en tant que post-doctorant en 2005, puis en tant que chercheur, et y a développé les instrumentations Dynamic Transmission Electron Microscope (DTEM) et Movie Mode DTEM, pour lesquelles il a reçu deux prix R&D100 et un prix Microscopy Today Innovation. Il a quitté le LLNL pour entrer à l’Integrated Dynamic Electron Solutions, Inc. (IDES) en 2014, comme Chief Technology Officer (CTO). Pendant son parcours à l’IDES, il a construit et installé l’UTEM à l’IPCMS de l’université de Strasbourg et a établi une collaboration sur la dynamique des matériaux ultra-rapides avec Florian Banhart. Depuis 2015, il est scientifique senior au Centre interdisciplinaire de microscopie électronique (CIME), et chargé de cours à l’EPFL.

Ses principaux centres d’intérêt sont l’étude de la cinétique en phase de transition non-équilibrée et le rôle des défauts atomiques dans la dynamique des matériaux, ainsi que la manière dont ces défauts influencent le comportement macroscopique des matériaux dans leurs applications. Ses récentes activités de recherche s’étendent au développement de nouvelles approches de microscopie ultra-rapide dans l’étude de la dynamique des matériaux et à l’utilisation de la microscopie de correction des aberrations à des fins de caractérisation des matériaux.

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Projet - Transformations ultra-rapides de nanoparticules composites

Octobre 2017 - septembre 2019

Les phénomènes se déroulant sur des échelles ultra-brèves suscitent actuellement un grand intérêt. Des lasers génèrent des impulsions lumineuses femtoseconde extrêmement intenses, et des impulsions ultra-brèves de rayons X sont produites dans des synchrotrons. Ces éclairs de photons ont déjà été utilisés dans l'étude de divers phénomènes en physique, chimie et sciences biomédicales. Néanmoins, toutes les techniques basées sur des photons sont très limitées en résolution spatiale. La microscopie électronique utilisant des impulsions d'électrons ultra-brèves a été développée récemment afin de surmonter les limitations spatiales. Un microscope ultra-rapide de ce type a été installé à l'Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS), dans le cadre d'un projet EQUIPEX d'Investissement d'avenir. Ce nouvel instrument sera utilisé dans notre projet USIAS afin d’étudier le comportement de nanoparticules aux échelles temporelles et spatiales très petites, et d’associer haute résolution spatiale et haute résolution temporelle.

Les particules métalliques jouent un rôle important dans la catalyse et sont utilisées dans de nombreux domaines d'application industrielle, par exemple dans des piles à combustible et dans la diminution des gaz polluants. Un problème courant est l'oxydation des particules métalliques, ce qui les passive et désactive leur activité catalytique. Cependant, des particules d'oxyde peuvent être réactivées par un traitement thermique ou une réduction. La taille des particules n’étant que de quelques nanomètres, les transformations structurelles et chimiques sont très rapides à cette échelle spatiale réduite, même si elles sont limitées par la diffusion. Dans ce projet, ces transformations seront étudiées par une approche pompe-sonde : une transformation irréversible de particules est induite par une impulsion laser (pompe), suivie après quelques nanosecondes d’une impulsion intense d'électrons (sonde). L'impulsion d'électrons dans le microscope sert à l'étude de l'évolution et des transformations de l'objet par imagerie, diffraction ou spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS). Ces clichés instantanés devraient rendre une image détaillée de l'évolution temporelle des particules. Cette approche nous permettra d'éclairer les mécanismes de la réduction des particules oxydées, les transformations de nanosystèmes cœur-coquille, les transitions solide-liquide et les effets de compression à l'échelle nanométrique. Dans le cadre de ce projet USIAS, nous étudierons en détail le comportement des nanoparticules à l’échelle du nanomètre et de la nanoseconde.

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