SOLEIL II, au cœur des défis de demain

Les matériaux avancés, l’énergie durable, la santé et le bien-être, l’environnement et les géosciences, sont autant de disciplines dans lesquelles SOLEIL II a l'ambition d'avoir un impact décisif.
 

• Matériaux avancés
• Énergie et développement durable
• Santé
• Environnement

Matériaux avancés

 
Le besoin croissant en performances de calcul et capacités de stockage que requièrent le Big data et l'intelligence artificielle (IA) est extrêmement énergivore : ordinateurs, data centers, réseaux, engloutissent près de 10 % de la consommation mondiale d’électricité. L'informatique quantique pourrait démultiplier la puissance de calcul des ordinateurs tout en étant moins gourmande en énergie d'un facteur 100 à 1000.

Un enjeu essentiel dans de nombreux domaines (aéronautique, transports, sécurité́, énergie, communication...) est le développement rapide, intégrant conception et synthèse de matériaux avancés, avec des caractéristiques et fonctionnalités prédéfinies.

Apports de SOLEIL II
  • L’ingénierie des matériaux
    Suivre les phases de synthèse des matériaux et déterminer leurs propriétés de manière exhaustive et en conditions d’utilisation. Coupler expériences à haut débit et méthodes d’IA afin de permettre d’accélérer le développement des matériaux et d’en réduire le coût.
  • Les technologies de l’information
    Développer de nouveaux matériaux quantiques, contrôler à la demande les propriétés de ces matériaux, dont la composition est hétérogène jusqu’à l’échelle du nanomètre.

 

Énergie et développement durable

 
Ordinateurs, smartphones, tablettes, véhicules électriques : omniprésents au quotidien, ils fonctionnent grâce au stockage d’énergie électrochimique dans des batteries que l’on voudrait plus compactes, plus sûres, se rechargeant plus vite, à durée de vie plus longue, plus endurantes, plus écologiques...

Dans l’industrie, 90 % des réactions sont catalytiques, et utilisent fréquemment des ressources rares (métaux nobles, terres rares, ...). L’élaboration de nouveaux catalyseurs et l’optimisation des réactions pourraient permettre de réduire en 2050 la consommation mondiale d’énergie de l’équivalent de la consommation énergétique annuelle actuelle de l’Allemagne.

Apports de SOLEIL II
  • Les batteries
    Développer de nouveaux matériaux pour les électrodes et les électrolytes, utilisant des éléments chimiques abondants (Na, Mg, Fe), la technologie d’électrolyte solide... Optimiser les procédés de recyclage.
  • La catalyse/la chimie verte
    Comprendre les processus de catalyse, de l’échelle atomique (identification du site actif) jusqu’à l’échelle microscopique (évolution du site actif dans la matrice poreuse).

 

Santé

 
Les maladies infectieuses émergentes sont dues à des pathogènes (bactéries, virus, champignons, parasites, prions) d’origines très variées. Le traitement de ces maladies, de plus en plus nombreuses et à l’impact démultiplié́ par l’évolution des écosystèmes liée à l’activité́ humaine, est un défi majeur.

Les techniques de biologie structurale et cellulaire développées grâce à SOLEIL II permettront d’identifier des cibles pour de nouvelles thérapies et d’apporter une réponse rapide et adaptée à ces maladies émergentes (vaccins, antibiotiques).

Apports de SOLEIL II
  • Le cancer
    Contribuer au développement de traitements anticancéreux par une meilleure compréhension des mécanismes de dysfonctionnement des cellules menant au cancer, et des modes d’actions de nouveaux médicaments.
  • La résistance aux antibiotiques 
    Élucider les « stratégies » de résistance aux antibiotiques développées par les bactéries, à l’origine de 700.000 morts dans le monde par an, afin de contrer leur adaptation aux traitements existants.

 

Environnement

 
En 2030, 50 millions de tonnes de plastiques pourraient atteindre les écosystèmes aquatiques. Leur altération conduit à la formation de micro- puis nanoparticules de plastiques très difficilement détectables.

Plus généralement, le transfert de polluants va croître avec l’augmentation de la fréquence et de l’intensité́ des évènements climatiques extrêmes (tempêtes, inondations) liés au réchauffement climatique. Les aérosols d’origine naturelle (volcans, incendies géants) ou humaine (pollution) ont un très fort impact sur le climat.

Apports de SOLEIL II
  • Impact des polluants
    Comprendre la capacité des nano-plastiques à véhiculer des contaminants, des continents jusqu’aux océans, pour évaluer leur impact toxicologique sur les écosystèmes.
  • Le réchauffement climatique 
    Caractériser dans l’atmosphère les processus d’interaction et de transformation des gaz et nanoparticules, naturels ou liés à l’activité́ humaine, afin d’affiner les modèles et mieux prédire les conséquences du réchauffement climatique.