Diplômé du master de chimie parcours type Chimie du solide pour l’énergie, Killian Henry est lauréat ex-æquo du Prix Bernard Bolle 2021 de la section Est de la Société française de métallurgie et de matériaux (SF2M)*. Il nous parle ici de son parcours : le choix de ce master, ses stages en France et à l’étranger et sa thèse à l’Institut Jean Lamour.
Pourquoi ce master ?
Le master de chimie, parcours-type Chimie du solide pour l’énergie" (CdSE) de l’Université de Lorraine est une suite logique de la licence Chimie dispensée par la Faculté des sciences et technologies. L’atout majeur de ce diplôme est sa pluridisciplinarité ; il comprend un large choix d’enseignements, offrant ainsi une vision plus large de la chimie du solide et des techniques associées. Son petit effectif (7 à 17 personnes selon les années) permet aux étudiants d’entretenir des liens très forts et de créer une bonne ambiance. L’équipe pédagogique est toujours prête à apporter son aide en cas de difficulté.
La 1re année est commune avec les étudiants du master qui s’orienteront vers le parcours-type Chimie et physicochimie moléculaires" (CPM). Le 1er semestre est assez général, le 2e est un semestre de spécialisation et d’introduction au M2 que l’on souhaite suivre par la suite. A la fin de l’année, 8 à 10 semaines sont dédiées au stage.
La 2e année est constituée d’un semestre de cours et d’un autre entièrement dédié au stage. De nouveaux enseignements sont proposés afin de rendre compte de la multidisciplinarité de la chimie du solide : nous étudions les caractéristiques des matériaux à l'échelle atomique (structures électronique et cristalline, liaison chimique) ainsi que leurs propriétés macroscopiques (réactivité chimique, propriétés physiques). Autre point important de cette formation, c’est son centrage sur les problématiques actuelles dans le domaine du solide et de l’énergie (magnétoréfrigération, comportement en conditions extrêmes, stockage et production d’énergie).
Le stage représente une première expérience professionnelle non négligeable, car il peut servir de tremplin dans le processus de recrutement (thèse, industrie, etc.) et permet de mettre en pratique les connaissances acquises.
Comment se sont déroulés vos stages ?
Mon stage de 1re année de master s’est déroulé à l’Université d’Aix-Marseille. Mon sujet était axé sur l’étude de la stratosphère de Titan, le plus gros satellite de Saturne. Mon travail consistait à caractériser les composés volatiles qui se désorbent à la surface des particules de glace lors de leur remontée en altitude et, par conséquent, lors de leur réchauffement. Nous avons réussi à identifier une dizaine de composés susceptibles d’être présents dans l’atmosphère de Titan. Ce travail a été publié récemment dans The Planetary Science Journal, qui est dédié à l’astrochimie et pourrait constituer une solide base de données pour la prochaine mission de la NASA, nommée Dragonfly.
J’ai effectué mon stage de 2e année à l’Université d’Aarhus au Danemark, dans le domaine du magnétisme, matière abordée au cours de ma 2e année de Master. Quand j’ai eu l’opportunité de faire mon stage dans un pays nordique, je n’ai pas hésité. Partir à l’étranger m’a permis de découvrir d’autres méthodes de travail et d’apprentissage, mais également de me perfectionner en anglais. Mon projet a consisté à améliorer la synthèse d’un composé magnétique d’intérêt (ferrite de cobalt, CoFe2O4) pour exacerber ses propriétés magnétiques et ainsi l’utiliser pour remplacer les aimants fabriqués à partir de terre rares. Leur synthèse devait être réalisée en condition hydrothermale, procédé plus respectueux de l’environnement, moins coûteux et facile d’utilisation. Nous avons réalisé des progrès par rapport aux précédents travaux de l’équipe, mais il reste encore beaucoup de travail à accomplir.
La pandémie a malheureusement mis un frein à mon travail de laboratoire, notamment avec la suspension d’expériences sur grand instrument (FRMII) prévue à Munich (Allemagne) cruciales pour cette étude. Ce travail sera poursuivi par l’équipe via des stages ou thèses. Les résultats seront publiés une fois le projet complété. Pendant le confinement de 2 mois, j’ai effectué un travail de modélisation informatique, toujours lié à la ferrite magnétique, et nous pensons avoir obtenu de très bons résultats, ce qui donnera sans doute lieu à une publication scientifique au cours de cette année.
Ces deux stages m’ont beaucoup apporté, tant personnellement que professionnellement. Ils m’ont conforté dans l’idée de poursuivre ma carrière dans la recherche et m’ont permis de développer des compétences propres au travail de recherche, qui est un domaine où on ne s’ennuie jamais.
Sur quoi porte votre thèse ?
Je suis en 1ère année de thèse à l’Institut Jean Lamour (IJL) à Nancy ainsi qu’à l’Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF, Clermont-Ferrand), sous la direction de Brigitte Vigolo et de Marc Dubois. 
Cette thèse s’inscrit dans un projet financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) : le projet NERF dans lequel sont également impliqués : l’Institut Lumière Matière (ILM, Lyon), l’Institut Laue-Langevin (ILL, Grenoble) et le European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble).
Mon sujet porte sur l’étude et la purification de nanodiamants et de graphites fluorés afin de développer des réflecteurs de neutrons nouvelle génération. Les réflecteurs de neutrons actuels ont un 
problème de diffusion de neutrons et de réflectivité. Une grande quantité de neutrons sont "perdus" car ils pénètrent dans le matériau sans interagir avec lui. Les nanodiamants et les graphites fluorés ont un très bon potentiel pour combler ce manque de réflectivité. Toutefois, en l’état ils ne constituent pas le matériau idéal à utiliser car ils contiennent des impuretés qui nuisent à leurs propriétés de réflectivité et engendrent donc des déchets radioactifs via l’absorption des neutrons « perdus ».
Il est indispensable de trouver une méthode de purification adaptée à ces deux matériaux. C’est ce que nous tentons de faire en lien avec l’ICCF. Les autres laboratoires impliqués dans ce projet interviennent après cette étape de purification pour réaliser ces nouveaux réflecteurs de neutrons.
Pourquoi ce choix et quels sont les débouchés après la thèse ?
Pour moi la thèse représente une continuité de mon cursus universitaire et de mes différents stages. Ce qui me plaît le plus dans la recherche, c’est cette liberté que nous avons d’explorer ce que nous voulons, de travailler avec les personnes que nous voulons, de ne pas être limité ou restreint dans nos activités.
Après la thèse, je souhaiterais effectuer plusieurs contrats postdoctoraux et, pourquoi pas, à l’étranger. Bien sûr, si le projet auquel je suis rattaché actuellement se poursuit et finance ce type de contrat je n’hésiterai pas à continuer. Pour l’instant je n’ai pris aucune décision quant à mon orientation professionnelle. J’aimerais beaucoup continuer dans la recherche, mais je ne sais pas encore si cela se fera en tant qu’enseignant-chercheur, chercheur CNRS, ou en tant qu’employé dans l’industrie. La recherche offre une carrière enrichissante et des possibilités d’évolution.
* Lauréat ex-æquo avec Valentin DESBUIS, diplômé de Mines Nancy et également doctorant à l’Institut Jean Lamour.
À propos du Prix Bernard Bolle :
Le Prix Bernard Bolle de la section Grand-Est de la SF2M (Société française de métallurgie et de matériaux) est une récompense attribuée annuellement à un.e étudiant.e ayant effectué.e un excellent stage en Master 2 ou en fin d’école d’Ingénieur.e, dans le domaine de la R&D en matériaux. Ce prix a été mis en place en 2014 par la section Grand-Est de la SF2M. Il porte le nom de Bernard Bolle en l’honneur d’un métallurgiste décédé très apprécié par ses confrères. Le prix pour cette bourse, est un chèque de 500€ et une adhésion de 1 an à la SF2M.
En savoir plus : http://s550682939.onlinehome.fr/SectionsRegionales/Est.htm
A propos du master CdSE :
Le parcours-type « CdSE : Chimie du Solide pour l’Énergie » du Master « Chimie » forme les futurs ingénieurs et cadres supérieurs en chimie du solide et des matériaux. Une fois diplômés, ils seront capables de relever les défis du XXIe siècle en termes de stockage et d’économies d’énergie. Formation unique dans le Grand Est, ce Master forme les étudiants aux protocoles de synthèse et de modification par traitement chimique ou physicochimique, en surface ou dans la masse, des solides et matériaux, en vue de leur conférer les propriétés d’usage visées, notamment dans le domaine de l’énergie.
Les enseignements dispensés visent à donner aux étudiants les connaissances fondamentales sur les caractéristiques des matériaux à l'échelle atomique (structures électronique et cristalline, liaison chimique) et des propriétés macroscopiques (réactivité chimique, propriétés physiques). Ces compétences permettront aux diplômés de poursuivre en doctorat et d’effectuer une thèse dans un laboratoire de recherche, d’analyse ou de contrôle qualité en tant qu’ingénieur d’études ou de recherche. Axé sur des problématiques actuelles dans le domaine du solide et de l’énergie (magnéto-réfrigération, comportement en conditions extrêmes, stockage et production d’énergie), ce cursus apporte les outils ainsi que les connaissances scientifiques et techniques pour aborder une carrière dans le domaine industriel.
En savoir plus : https://fst.univ-lorraine.fr/formations/master-chimie
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