L'institut Jean Lamour (IJL) trouve ses racines dans les cinq unités mixtes de recherche (UMR) qui ont fusionné le 1er janvier 2009 pour le constituer : le Laboratoire de physique des matériaux (LPM), le Laboratoire de physique des milieux ionisés et applications (LPMIA), le Laboratoire de chimie du solide minéral (LCSM), le Laboratoire de science et génie des surfaces (LSGS) et le Laboratoire de science et génie des matériaux et de métallurgie (LSG2M). C'est aujourd'hui une nouvelle UMR (n°7198) qui associe les trois universités scientifiques de Lorraine au CNRS.
Forte de 450 personnes environ, dont 150 chercheurs et enseignants-chercheurs, 90 personnels techniques et administratifs, 150 doctorants, et 60 post-docs, visiteurs de longue durée, stagiaires et personnel du CRITT Métall2T, cette UMR est organisée autour de trois départements scientifiques (soit 20 équipes au total) et 8 centres de compétence. A terme de trois ans environ, elle s'installera dans un nouvel immeuble de 16800 m2 où elle abritera également une Maison des masters avec 220 étudiants. Elle voisinera sur le campus ARTEM-Molitor avec l'École des Mines de Nancy dont elle constitue l'un des laboratoires de recherche, tout en maintenant son rattachement à la faculté des Sciences et Techniques de l'UHP.
Trois départements
Les finalités scientifiques des départements sur le long terme se retrouvent dans leurs intitulés :
- Département 1 : Physique de la matière et des matériaux (PMM)
- Département 2 : Chimie et Physique des solides et des surfaces (CP2S)
- Département 3 : Élaboration – Microstructure – Propriétés (EMP)
Cinq projets fédérateurs
A plus court terme, les grands axes de recherche assemblant des compétences d'au moins deux de ces départements seront fédérés au sein de 5 projets dits fédérateurs (PF). Ces PF concrétisent les domaines dans lesquels l'IJL se veut à la pointe des travaux en science et ingénierie de la matière et des matériaux :
- STeFi : Sciences et techniques de la fusion-ITER pour ce qui est de la modélisation et de la simulation numérique de la turbulence du plasma thermonucléaire, l'interaction plasma-paroi, la structure mécanique du réacteur, et les matériaux et assemblages soumis à une très forte irradiation neutronique. Tous ces travaux sont effectués en collaboration très étroite avec diverses équipes du CEA.
- STAN : Spectroscopie, théorie et application aux nanostructures, un domaine d'excellence ancien à Nancy, mais dont le renouveau intervient à l'IJL grâce, d'une part à de nouvelles méthodes spectroscopiques, par exemple la UPS haute résolution dont l'IJL possède un des rares instruments au monde, et d'autre part en couplant sous ultravide les moyens d'élaboration et de préparation des surfaces, spectromètres et autres instruments de caractérisation.
- Jacques Callot, nom de code du PF destiné à coordonner les recherches sur la conception, la fabrication et la caractérisation de nanomatériaux et de nano-dispositifs originaux exploitant notamment l'électronique de spin et les ondes acoustiques de surface. Des débouchés industriels ont déjà été produits. Ce PF souhaite étendre son champ d'investigation vers les nanomatériaux pour la vectorisation médicale et les interfaces inorganiques-organiques d'une part, et vers la micro-fluidique de l'autre. Ce PF est le cœur du dispositif C'Nano Grand Est (avec Strasbourg, Dijon, Besançon, Saarbrücken) et formalise la priorité de développement de l'IJL en matière de diversification du tissu industriel lorrain.
- M2E : Matériaux pour la maîtrise de l'énergie, un domaine dont l'importance comme l'urgence sont exacerbées par les impératifs du développement durable. L'objet est d'inciter, de coordonner et de rendre plus visibles les recherches de l'IJL touchant à l'économie de l'énergie et à la génération propre et durable d'énergie non-polluante : thermoélectricité, stockage et désorption de l'hydrogène, économie d'énergie par isolation thermique, réduction du frottement ou de la corrosion, matériaux à très haute température de fonctionnement, recyclage des matériaux et analyse du cycle de vie, etc.
- M2P3 : Métallurgie prédictive, basée sur la simulation numérique, des procédés d'élaboration et de traitement des matériaux métalliques, de leur influence sur les propriétés et les performances de ces matériaux, avec comme objectif lointain mais désormais accessible d'établir une métallurgie sur ordinateur capable de prédire l'ensemble de la chaîne, allant de l'élaboration aux performances finales des alliages métalliques.
Les compétences techniques de l'IJL
Portées par les centres de compétences (CC), elles couvriront une vaste gamme de méthodes et techniques allant de la diffraction des rayons X, microscopies et sondes électroniques et calorimétrie, aux ateliers de conception et de fabrication mécanique, électronique et automatique d'une part, et aux salles blanches destinées aux micro- et nano-dispositifs d'autre part. Une place éminente sera réservée au sein du CC-Valorisation-Innovation-Transfert à l'accueil d'équipes de chercheurs industriels et de membres d'autres communautés universitaires pour développer en commun des projets d'intérêt industriel ou sociétal, accélérant ainsi notablement le cycle qui va de la découverte de base au produit commercial.
Ainsi, les secteurs dans lesquels l'IJL affiche ses capacités les plus marquées sont :
- La simulation numérique et l'enseignement des sciences et techniques de la fusion thermonucléaire,
- Les sciences et l'ingénierie des surfaces, des films et des revêtements, notamment pour ce qui est des concepts les plus fondamentaux (effets liés à l'abaissement de la dimensionnalité, cristallographie, structure électronique, mécanismes de sélection et de germination des structures en surface, cinétiques de croissance, caractérisation in situ des produits absorbés comme des espèces en phase vapeur) d'une part, et d'autre part pour ce qui touche aux procédés propres et sûrs d'élaboration, de préparation et de revêtement des surfaces.
- Les nanomatériaux innovants, semi-conducteurs pour applications optiques, multicouches magnétiques et électronique de spin, films nanostructurés (diamant, AIN, etc.) pour le stockage ou la capture de l'information, nanotubes, grains métalliques ultrafins, quasi-cristaux et alliages métalliques complexes (coordination d'un réseau d'excellence européen sur le sujet), films minces de nitrures, carbures, etc., pour applications mécaniques, revêtements anticorrosion. Cette thématique inclut un groupe de niveau international reconnu de longue date en chimie du carbone. Un autre groupe dédié à la physique statistique théorique, également de niveau international, est bien connu des physiciens théoriciens au niveau international.
- La métallurgie, puisque l'IJL est l'un des rares sites français ou cette discipline est encore enseignée et pratiquée, avec une force particulière en matière de simulation numérique couplée avec des expériences de laboratoire et des essais sur sites industriels. Relèvent de cette thématique trois parmi les rares équipes encore capables en France d'étudier les diagrammes de phase et de travailler sur les métaux et alliages à très haute température (Ti, Zr, Nb, Ta, W, composés réfractaires, ...) et le couplage entre procédés, microstructures et propriétés mécaniques des alliages (bases Al, Ti, Mg, Fe, ...) ou des polymères.
Enfin, l'ensemble de la recherche de l'IJL est coordonné avec l'enseignement que dispensent ses membres via d'une part un grand nombre de doctorants, post-docs et stagiaires présents dans ses murs, et d'autre part une implication de premier rang dans les formations des écoles d'ingénieurs et des facultés des universités lorraines.