Dr Jorge Íñiguez-González, responsable du groupe Modeling of Functional Materials au Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), s'est vu attribuer la très compétitive ERC Advanced Grant du Conseil européen de la recherche (ERC) pour un projet consacré à une nouvelle classe de matériaux artificiels dont les propriétés pourront être reconfigurées à la demande.
Soutenu par un financement de près de 2,5 millions d’euros, ce projet de cinq ans débutera début 2027. Les ERC Advanced Grants comptent parmi les distinctions scientifiques les plus prestigieuses d'Europe. Elles récompensent des chercheurs confirmés au parcours d'excellence reconnu, leur donnant les moyens de mener des travaux ambitieux, audacieux et porteurs d'avancées majeures.
Programmer dynamiquement les propriétés d'un matériau
Le projet prolonge des travaux pionniers publiés dans Nature en 2024. Jorge Íñiguez-González et son équipe y ont posé les bases d'une approche inédite : empiler des couches ultraminces d'oxydes cristallins selon des angles précisément maîtrisés. Ces structures relèvent d'un domaine en plein essor, la « twistronics », où il suffit de modifier l'angle entre deux couches pour bouleverser le comportement d'un matériau.
Partout dans le monde, les chercheurs commencent à peine à entrevoir le potentiel de ces matériaux torsadés. Le projet financé par l'ERC entend, lui, aller un cran plus loin.
« Aujourd'hui, ces matériaux sont fabriqués avec un angle de torsion figé, impossible à modifier », explique Jorge Íñiguez-González. « Nous voulons savoir si l'on peut piloter cet angle à la demande et reconfigurer le matériau à volonté, en ne consommant presque pas d'énergie. Si nous y parvenons, nous pourrons programmer dynamiquement les propriétés d'un matériau, au lieu de rester prisonniers d'une configuration unique. »
Vers des technologies adaptatives et sobres en énergie
La modification de l'angle de torsion pourrait transformer toute une gamme de propriétés : réponses électriques, optiques, magnétiques. À terme, cette capacité d'adaptation ouvrirait des perspectives inédites pour le stockage de l'information, les technologies de détection et une nouvelle génération d'architectures informatiques, bien moins gourmandes en énergie que les systèmes actuels.
Le projet se concentre sur les oxydes ferroélectriques, une famille de matériaux qui réagissent au moindre stimulus extérieur : champ électrique, variation de température, contrainte mécanique. Cette sensibilité hors du commun en fait des candidats de choix pour concevoir des systèmes reconfigurables, pilotables pour une consommation d'énergie minime.
La théorie au cœur de la découverte
Contrairement à de nombreux projets en science des matériaux reposant principalement sur l'expérimentation, ce projet ERC fera la part belle à la modélisation et à la simulation avancées. Et pour cause : les structures étudiées ne mesurent que quelques nanomètres d'épaisseur et restent extrêmement difficiles à caractériser en laboratoire. Les approches numériques deviennent alors indispensables pour décrypter leur comportement et éprouver de nouvelles idées avant tout passage à l'expérience.
Menées par Jorge Íñiguez-González, les recherches associeront Hugo Aramberri et Natalya Fedorova, membres seniors de son équipe au LIST.
« Ce projet ne se limite pas à découvrir de nouveaux phénomènes physiques », conclut Jorge Íñiguez-González. « Il s'agit de bâtir une plateforme entièrement nouvelle pour concevoir des matériaux dont les fonctions s'adapteront aux besoins. Et nous ne faisons qu'entrevoir tout ce que ces systèmes rendront possible. »
