Olivier Lafon
Axes de recherche
Développement de la spectroscopie RMN des solides
Un de mes axes de recherche consiste à développer de nouvelles séquences d’impulsions pour la spectroscopie RMN des solides, notamment à très hauts champs magnétiques et pour l’observation des noyaux de spin I ≥ 1 dits quadripolaires, qui représentent 75 % des isotopes observables par RMN. Nous cherchons notamment à observer l’environnement local des noyaux quadripolaires (27Al, 11B, 35Cl…) en sondant les proximités avec leurs voisins. Un des défis est d’observer les noyaux quadripolaires peu sensibles (14N, 17O, 47,49Ti, 67Zn…). Ces recherches s’appuient sur des simulations de la dynamique des spins et des expériences sur les spectromètres RMN très hauts champs de notre site (800, 900 MHz et 1,2 GHz).
Par exemple, nous avons développer des expériences RMN pour observer les noyaux quadripolaires de faible rapport gyromagnétique à la surface des matériaux grâce à la polarisation dynamique nucléaire (DNP) (voir H. Nagashima et al., J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10659). Nous avons introduit une technique RMN efficace pour transférer la polarisation des protons augmentée par DNP vers les noyaux quadripolaires. Cette approche a permis d’observer les noyaux quadripolaires peu sensibles (17O, 95Mo, 67Zn, 47,49Ti) au voisinage de la surface de catalyseurs hétérogènes de MoO3 supportés sur TiO2 et nanocristaux semiconducteurs d’oxyde de zinc.
Détermination de la structure des catalyseurs hétérogènes et des matériaux poreux par RMN
Je cherche à déterminer notamment grâce à la spectroscopie RMN la structure des sites d'adsorption et des sites actifs dans les adsorbants et les catalyseurs hétérogènes (zéolithes, matériaux hybrides microporeux de type metal-organic frameworks (MOF), alumine-silice amorphe...) pour des applications, telles que la dégradation des plastiques, la dépollution... Grâce à la spectroscopie RMN des solides à très hauts champs, nous cherchons notamment à sonder l’environnement local des sites métalliques (27Al...).
Nous avons notamment pu montrer la présence de deux types de sites acides de Brønsted à la surface des alumines-silices amorphes en sondant les proximités entre les protons et les noyaux 27Al grâce à des expériences 2D à ultra-haut champ (35,2 T) (voir J. Phys. Chem. Lett. 2021, 47, 11563).
Comprendre le lien entre la structure et la dynamique des matériaux fonctionnels et leurs propriétés
J'utilise la spectroscopie RMN des solides pour comprendre les relations entre la structure et la dynamique des matériaux fonctionnels et leurs propriétés. Par exemple, dans les nanocristaux semiconducteurs de type boîtes quantiques (quantum dots en anglais), je cherche à déterminer la structure des dopants et des défauts, qui influent sur leurs propriétés optoélectroniques.