Pascal Roussel

Directeur de recherche epst - Chimie des Matériaux, Cristallographie
Bat C7A - Bureau 208 ; Bat Chevreul - Bureau C3-3
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Pascal Roussel

Directeur de recherche epst - Chimie des Matériaux, Cristallographie

Axes de recherche

Contribution scientifique

Mon activité de recherche est orientée vers la cristallographie et les relations structure-propriétés dans de nouveaux matériaux à propriétés dites remarquables. Que ce soit lors de ma thèse, de mon post doctorat ou aujourd’hui à l’UCCS, les études structurales (que ce soit sur monocristal, sur poudre, sur couches minces, par diffraction des rayons X, des neutrons ou récemment des électrons) constituent la part la plus importante de mon travail. Même si cette étape n’est pas une fin en soi, elle permet de mieux aborder la dernière étape, à savoir l’étude, la compréhension et l’optimisation des propriétés physiques des nouveaux matériaux synthétisés. Toutefois, dans bien des cas, on se trouve confronté à des problèmes d’ordre (ou de désordre) qui viennent compliquer (et pimenter) l’étude structurale. C’est bien souvent dans ces cas " non conventionnels " que l’on fait appel à moi. Qui dit cas " non conventionnels ", dit formalismes et donc cristallographie " non conventionnelle ", ce qui résume assez bien mon rôle au sein du laboratoire. Déjà, à l'époque de mon recrutement au CNRS, le mot clé qui résumait mon profil était "transversalité" au sein des différentes équipes. Ceci est toujours vrai à l'heure actuelle et mon activité de recherche est par définition assez variée, même si je me préserve du temps pour mener mes propres sujets de recherche en développement de méthodes de cristallographie non-conventionnelles.

On peut citer récemment tous les développements en cristallographie électronique, de l’acquisition en mode tomographie dans l’espace réciproque, à l’affinement structural en considérant la théorie dynamique de la diffraction. Cette thématique initiée en 2006 par l'ANR SONDE est maintenant mature dans le sens qu’il est maintenant possible de résoudre et affiner avec une précision comparable à celle de la méthode Rietveld, des structures sur des objets de taille nanométrique. Cette thématique m’a permis de prendre des contacts très fructueux avec Lukas Palatinus, de l’Académie des Sciences de Rep Tchèque, qui a développé la partie extraction et intégration des données et surtout implémentation de la théorie dynamique dans les logiciels d’affinements structuraux. J’ai eu l’opportunité de donner quatre conférences invitées dans des congrès internationaux sur cette thématique.

J’ai aussi développé des approches « exotiques » pour interpréter les mises en ordre/désordre à l’origine des propriétés de conduction ioniques de matériaux pour piles à combustible SOFC. Ainsi j’ai été confronté à des structures modulées incommensurables (résolues lors des périodes de professeur invité à Lille de Vaclav Petricek, spécialiste de cette approche et auteur du logiciel, JANA2006), je me suis frotté aux développements anharmoniques du tenseur d’agitation thermique pour évaluer des énergies d’activation et à la méthode de l’entropie Maximum, par exemple pour imager un désordre à l’origine de propriétés magnétiques remarquables.

J’ai profité de l’arrivée d’un diffractomètre à anode tournante pour me spécialiser dans l’étude structurale de couches minces épitaxiées. J’ai dû apprendre de nouveaux concepts tels que la cartographie du réseau réciproque, l’interprétation des figures de pôles ou bien la réflectivité des rayons X. Ceci a été très profitable, à la fois pour moi, mais aussi pour mes collègues spécialistes des dépôts, car cela nous a permis de concrétiser des résultats intéressants sur des microbatteries 3D Li-ion et des micro-supercondensateurs. Cette thématique, porteuse en terme de facteur d’impact (1 Joule, 2 Energy & Environnmental Science, 3 Adv Energy Mat, 1 Adv Funct Mat, 4 Energy Storage Mat, 2 Chem Mat, etc... ), est cependant très concurrentielle… Elle m’a également permis de rentrer dans un réseau de collaboration particulièrement intéressant, à l’origine de l’ANR CASSIOPES obtenue en 2018 sur la Caractérisations AvancéeS in Situ - OPerando de micro-batteriES et du projet de maturation MicroStock 4.0 (soutenu par le RS2E, le CNRS, la région HdF et l'I-Site).

Enfin, je pense m’être fait une spécialité de résolution de structures complexes (maclées et/ou désordonnées) qui, bien que n’étant pas une thématique en tant que telle, permet bien souvent de débloquer une situation difficile et permet de remonter aux relations entre structure et propriétés (en effet, pas de structure correcte, pas de point de départ pour une explication plausible).

Analyse bibliométrique


  • 275 publications parues (+ 41 actes de congrès parus dans des numéros spéciaux de journaux avec comité de lecture)
  • 1 livre + 4 chapitres de livre
  • 7 couvertures (2 à J. Solid State Chem., 2 Chem Comm, 1 Solid State Sciences, 1 Zeit. fur Kristallographie, 1 Eur J Inorg Chem)
  • 20 actes de congrès publiés sans comité de lecture
  • 149 communications à des congrès internationaux (dont 30 posters)
  • 97 communications à des congrès nationaux (dont 30 posters)
  • 41 conférences invitées, 13 en tant qu'orateur (9 internationales +4 nationales)
  • 14 séminaires invités (9 à l'étranger, 5 en France)

 Facteur H de 39 pour 6001citations totales (source Google Scholar, le 20 juillet 2021)

 

 

Choix de 5 publications significatives

  • Illustre les développements récents en cristallographie électronique, surtout l'apport de l'affinement en prenant en compte les effets dynamiques résiduels :

M. Colmont, L. Palatinus, M. Huve, H. Kabbour, S. Saitzek, N. Djelal & P. Roussel (2016) Inorg. Chem. 55 p2252-2260,

"On the use of dynamical diffraction theory to refine crystal structure from electron diffraction data. Application to K1La5O5(VO4)2, a material with promising luminescent properties." DOI : /10.1021/acs.inorgchem.5b02663

 

 

  1.  Illustration des apports de la diffraction X pour le développement de micro-batteries 3D :
 

M. Létiche, M. Hallot, M. Huvé, Th. Brousse, P. Roussel & Ch. Lethien (2017) Chem Mat. 29 (14), p6044-6057

Relationship between deposition pressure and cation ordering in sputtered LiMn1.5Ni0.5O4 thin film deposited on functional current collectors for Li-ion microbattery applications”.

DOI : 10.1021/acs.chemmater.7b01921

  1.  Illustration de la complémentarité entre diffractions (X, neutrons, électrons) et calculs DFT, apport du MEM :

Z.L. Moreno-Botello, A. Montenegro, N. Grimaldos Osorio, M. Huvé, C. Pirovano, D.R. Småbråten, S.M. Selbach, A. Caneiro, P. Roussel & G.H. Gauthier (2019) J. Mat. Chem. A 7, 18589-18602
"Pure and Zr-doped YMnO3+delta as YSZ-compatible SOFC cathode: a combined computational and experimental approach." DOI : 10.1039/C9TA04912F

  1. Exemple de résolution structurale complexe (incommensurabilité, macles, pseudo-symétrie) :
 

P. Roussel, O. Labidi, M. Huvé, M. Drache, J.P. Wignacourt & V. Petricek (2009), Acta Cryst. B 65, 416-425

"The incommensurately modulated crystal structure of β-Pb2BiVO6: Interpretation of the phase transition α → β → δ and conduction properties of related materials.” DOI : 10.1107/S0108768109020898

  1.  Illustration de l'importance de la caractérisation structurale pour l'interprétation des propriétés physiques de couches minces :

Z. Shao, S. Saitzek, A. Ferri, M. Rguitti, L. Dupont, P. Roussel & R. Desfeux (2012) J. Mater. Chem. 22, 9806-9812

"Evidence of Ferroelectricity in metastable Sm2Ti2O7 thin film." DOI : 10.1039/C2JM16261J