Pascal Roussel

Chimie du Solide
Matériaux inorganiques, structures, systèmes et propriétés (MISSP)


Directeur de recherches

(Chercheurs CNRS)


Bureau :206 (bâtiment C7)
Téléphone :03 74 95 13 75
Email :Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Adresse :Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille
Cité Scientifique, Bâtiment C7 - BP 90108
59652 Villeneuve d'Ascq Cedex
France

 

Identifiant Orcid : 0000-0001-7243-7293

Mots clés : Chimie du Solide, Cristallographie, Diffraction (RX, neutrons, électrons), structures complexes (modulées, anharmonicité, maclées), pseudo-symétrie, ordre-désordre, couches minces

Parcours de recherche

  • 2012-présent: Directeur de Recherches au CNRS, UCCS (Unité de Catalyse et Chimie du Solide), CNRS UMR8181, Lille.

  • 2000-2012: Chargé de Recherches au CNRS, LCPS (Laboratoire de Cristallochimie et Physicochimie du Solide), CNRS UMR8012, Lille.

  • 2008: Habilitation à Diriger des Recherches – Spécialité Chimie des Matériaux – Université de Lille: "Modélisation des phénomènes ordre-désordre dans les solides: apport des diffractions X et neutronique". Jury : C. Lecomte (Président), M. Anne (Rapporteur), G. Heger (Rapporteur), A. Maignan (Rapporteur) & F. Abraham (Directeur des recherches).

  • 1999-2000: Post-doctorat à l'Institut für Kristallographie d'Aachen – Allemagne (directeur : Prof. Gernot Heger): "Utilisation et développement d’un prototype de diffractomètre quatre cercles monocristal haute résolution."

  • 1995-1999: Doctorat – Spécialité Chimie des Matériaux – Université de Caen: " Cristallogenèse et études structurales des bronzes phosphates de tungstène (PO2)4(WO3)2m et Ax(PO2)4(WO3)2m (A= Na, K, Pb) : Modulations et ondes de densité de charge ". Jury: J.P. Pouget (Président), C. Lecomte (Rapporteur), J.L. Hodeau (Rapporteur), Ph. Labbé (Codirecteur de thèse), D. Groult (Codirecteur de thèse) & B. Raveau.

  • 1994-1995: DEA – Sciences des Matériaux – Université de Caen.

Contribution scientifique

Mon activité de recherche est orientée vers la cri stallographie 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. Cette thématique, porteuse en terme de facteur d’impact (3 Adv Energy Mat, 1 Adv Funct Mat, 2 Chem Mat, 2 Energy Storage Mat), 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.

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

  •  245 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)
  • 19 actes de congrès publiés sans comité de lecture
  • 142 communications à des congrès internationaux (dont 28 posters)
  • 92 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 35 pour 4422 citations totales (source Google Scholar, le 20 juillet 2019)

 

Choix de 5 publications significatives

  1. 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) :