L’Institut Jean Lamour est la traduction d’une volonté commune de l’Université de Lorraine, du CNRS, du Conseil Régional de Lorraine et de la Communauté Urbaine du Grand Nancy, de capitaliser sur un long passé de recherche en forte interaction avec le monde industriel, et de s’imposer en tant qu’acteur majeur européen de la recherche dans les domaines des matériaux, de la métallurgie, des nanosciences , des plasmas, des surfaces…

C’est désormais l’un des plus importants centres de recherche publique en Europe dans le domaine de la Science des Matériaux, et le plus important de l’Institut de Chimie du CNRS.

Les 24 équipes de recherche de l’IJL, s’appuyant sur 8 centres de compétences et 3 services communs, sont capables de traiter un projet « matériau » à tous les stades du processus de développement – de la modélisation numérique à la fonctionnalisation de surface en passant par la conception de procédés d’élaboration ou encore par la prise en compte du cycle de vie complet du produit pour un développement responsable et sécurisé – accélérant notablement le passage de la recherche scientifique au produit potentiellement commercialisable.

Six priorités scientifiques, véritables axes transverses des recherches menées par les équipes de l’IJL, ont été définies afin de répondre aux attentes et enjeux sociétaux dans les domaines couvrant de la science des matériaux à l’ingénierie des surfaces en passant par la métallurgie, de l’énergie au développement durable en passant par les plasmas et l’électronique :

• Plasmas chauds & froids – Fusion Thermonucléaire,
• Matériaux artificiels nanostructurés,
• Interfaces avancées pour l’énergie,
• Métallurgie,
• Théorie et Modélisation,
• Matériaux et vivant.

Le CRM2, Laboratoire de Cristallographie, Résonance Magnétique et Modélisations, UMR CNRS 7036, est un laboratoire de recherche associé à l’Université Henri Poincaré et au CNRS. 24 enseignants-chercheurs, 4 chercheurs CNRS, 13 techniciens et ingénieurs travaillent ensemble avec 18 doctorants, des stagiaires post-doctoraux et des collègues invités pour développer et utiliser la cristallographie, la photocristallographie et la diffraction des rayons X dans des secteurs scientifiques variés allant de la cristallographie mathématique à la biocristallographie, incluant les matériaux moléculaires, les complexes à transferts de charge, les composés moléculaires magnétiques, les structures composites et les matériaux piézo et ferro-électriques, le tout en utilisant les ressources du laboratoire ou de synchrotrons.

Le laboratoire est composé de différentes équipes :

• L’équipe CRISP (Cristallographie et Relations Structure-Propriétés) s’intéresse à la fois au développement des méthodes cristallographiques fondamentales, à l’élaboration d’instrumentation originale, et à leurs applications à l’étude de nombreux matériaux tels que les minéraux, les complexes organométalliques ou les composés organiques. L’équipe contribue au développement de méthodes avancées pour l’étude de structures difficiles (macles, polytypes, structures désordonnées), de structures cristallines nanométriques (nanocristallographie), pour la détermination et l’analyse précise de la densité électronique de solides cristallins (topologie de la densité électronique et du potentiel électrostatique, affinement joint). L’équipe développe une plateforme instrumentale pour les études cristallographiques sous contraintes (diffraction sous champ électrique, photocristallographie) et la cristallographie résolue en temps (détecteur pixel XPAD). Les thématiques de recherche trouvent des applications dans le domaine des matériaux moléculaires magnétiques, des matériaux photocommutables, des minéraux, et des molécules d’intérêt biologique ou pharmaceutique, de l’ingénierie cristalline.
• L’équipe Modélisation Quantique développe et utilise des méthodes théoriques pour l’étude de la structure électronique des molécules et des solides, avec un intérêt particulier pour les systèmes présentant des corrélations fortes ou des interactions faibles de type Van der Waals. La théorie de la fonctionnelle de la densité ou les méthodes issues de la théorie à N corps tels que l’approximation GW, l’approximation de la phase aléatoire, ou l’équation de Bethe-Salpether permettent au trois chercheurs permanents qui composent l’équipe de s’intéresser à de nombreux problèmes comme par exemple les matériaux à deux dimensions, les supraconducteurs à base de fer, la prédiction de structure cristallines, ou les matériaux pour le stockage de l’énergie.
• L’équipe BioMod (Bio-cristallographie et Modélisation) est composée de 8 chercheurs, enseignants chercheurs et technicien permanents dont les axes de recherche vont de la bio-cristallographie et la biologie structurale jusqu’à l’analyse de densité de charge appliquée aux molécules biologiques (protéines, peptides …). Les thématiques actuelles portent par exemple sur l’étude de protéines aux propriétés antigel, des protéines GRX (Glutaredoxine) et de celles de la famille des GST (Glutathion-S-transférase) impliquées dans la lutte contre le stress oxydant, tant par diffraction des rayons X, résonnance magnétique nucléaire et dynamique moléculaire. L’équipe BioMod travaille également au développement de méthodes visant à combiner la cristallographie à haute résolution des macromolécules biologiques et l’analyse, sur la base du formalisme multipolaire et du principe de transférabilité, de leur distribution de charge et des propriétés qui en dérivent. Ces méthodes sont implémentées dans la suite logicielle MoPro, développée dans l’équipe, et sont actuellement appliquées sur plusieurs systèmes tels que des complexes Aldose Réductase humaine – inhibiteurs ou des protéines cardiaques de liaison des acides gras
• L’équipe RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) est composée de physico-chimistes qui se sont toujours intéressés aux aspects structuraux et dynamiques de la matière en essayant de développer des nouvelles méthodes d’études par spectroscopie RMN. Nos thématiques de recherche font intervenir aussi bien la phase liquide que la phase solide, mais aussi les techniques d’imagerie et des développements instrumentaux. L’équipe s’est depuis longtemps investie dans les méthodes fondées sur la relaxation de spin (avec de nombreuses applications sur l’étude de la mobilité moléculaire, notamment dans les systèmes biologiques). Nos études concernent toutes les échelles d’objet (des petites molécules aux protéines), tous les systèmes de spins, homonucléaires ou hétéronucléaires, et démarrent à des très bas champs magnétiques (relaxométrie en champ cyclé) jusqu’aux champs les plus élevés utilisés actuellement par les appareils RMN haute résolution. Les paramètres de relaxation de spin fournissent des informations dynamiques, et parfois structurales: mobilité rotationnelle ou translationnelle des molécules, mobilité locale dans les systèmes complexes ou dynamique de spin induite par le para-hydrogène. La détermination précise des paramètres de relaxation de spin n’est pas nécessairement chose aisée. Ainsi une bonne partie de nos activités est-elle consacrée à des développements méthodologiques.

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