Porté par le CNRS et soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR), le projet de recherche CAPRE combine calculs théoriques et savoir-faire expérimental pour concevoir de nouveaux matériaux aux applications potentielles dans l'énergie, l'électronique ou l'éclairage.

Comment découvrir des matériaux que personne n’a encore imaginés ? C’est le défi relevé par le projet CAPRE, porté par Michael Pitcher, chargé de recherche du CNRS au laboratoire CEMHTI (Conditions Extrêmes et Matériaux Haute Température et Irradiation) à Orléans. Financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR), ce programme a permis de combiner calculs prédictifs et expérimentation pour créer de nouveaux matériaux.

« Je suis spécialiste de la synthèse des matériaux qui peuvent avoir différentes fonctions. Au CEMHTI, nous pouvons fabriquer du verre et le transformer en céramique. Et les possibilités offertes par le tableau périodique sont quasiment infinies », s’enthousiasme Michael Pitcher. En effet, en associant différents éléments chimiques, il est possible d’obtenir une multitude de composés aux propriétés variées. Des logiciels spécialement conçus à cette fin permettent de prédire l’existence de matériaux potentiellement stables avant même leur fabrication.

« L’ambition du projet CAPRE était précisément de combiner la puissance prédictive des calculs développés par mes anciens collègues de l’université de Liverpool et les méthodes de synthèse innovantes du CEMHTI », détaille Michael Pitcher. L’objectif était de découvrir des matériaux totalement nouveaux, tant par leur composition chimique que par leur structure cristalline.

Des résultats concrets et un brevet

Car les propriétés d’un matériau ne dépendent pas uniquement des éléments qui le composent. Leur organisation dans l’espace, la structure cristalline, joue également un rôle déterminant. Un même composé peut ainsi exister sous plusieurs formes, appelées polymorphes. « L’exemple classique est le graphite et le diamant, deux polymorphes de carbone qui ont des propriétés radicalement différentes », explique le chercheur.

Lancé en 2021 et achevé en 2025, CAPRE a déjà produit des résultats concrets. Les chercheurs ont notamment mis au point un matériau original et très prometteur à base d’aluminosilicate de strontium, aujourd’hui protégé par un brevet. Sa particularité tient en une luminescence persistante particulièrement performante. Ce type de matériau est notamment utilisé dans les panneaux de sécurité ou les marquages de sortie de secours. Les applications potentielles sont nombreuses : cockpits d’avion, horlogerie ou dispositifs de signalisation pourraient bénéficier de cette innovation. Une phase de prématuration est en cours afin d’évaluer son potentiel industriel et commercial.

Au-delà des résultats scientifiques, le soutien de l’ANR a permis de recruter un doctorant pendant trois ans, d’acquérir de nouveaux équipements et de diffuser les travaux dans des congrès internationaux. Pour Michael Pitcher, « cette première réussite constitue surtout une preuve de concept ». Les recherches se poursuivent désormais pour explorer de nouvelles pistes et renforcer les capacités du laboratoire.

Cet article a été écrit par Elodie Cerqueira, journaliste, dans le cadre du dispositif SAPS-CSTI de l'Agence Nationale de la Recherche.

Illustration Euan Duncan, doctorant - projet CAPRE