Virginie ChamardChercheuse en optique
Portrait
Virginie Chamard est chargée de recherche à l'Institut Fresnel (CNRS/AMU/Centrale Marseille). À la suite de son doctorat à l’Université Joseph Fourier à Grenoble, elle se spécialise dans l'utilisation des rayons X cohérents. Ses travaux visent à explorer les propriétés cristallines des matériaux nanostructurés. Après l’ESRF (synchrotron, Grenoble), l’université de Dortmund (Allemagne), le Simap (Grenoble), puis l’IM2NP (Marseille), elle rejoint l’Institut Fresnel en 2008 où elle développe des méthodes d’imagerie 3D basées sur l’inversion des intensités diffractées. Elle travaille en collaboration avec la plupart des synchrotrons du monde (Grenoble, Paris, Hambourg, Chicago, Lund).
Projet 3D - BioMat
Ptychographie de Bragg : quand la microscopie rencontre la cristallographie
L’appel ERC Consolidator Grants du Conseil européen de la recherche (ERC) récompense chaque année des chercheurs d'excellence ayant entre sept à douze ans d'expérience après leur thèse. Parmi les lauréats 2016 figure le projet P3D-BioMat, mené par Virginie Chamard de l'Institut Fresnel. Ses travaux portent sur le développement de nouvelles microscopies aux rayons X pour l’exploration des propriétés cristallines de matériaux complexes aux échelles nanométriques, tels que les biominéraux.
La microscopie cristalline, c’est-à-dire la capacité à imager les propriétés fines des cristaux, est une approche incontournable dans de nombreuses problématiques scientifiques telles que l’amélioration des performances électriques des métaux, le contrôle des propriétés optiques des semi-conducteurs ou encore la compréhension de la croissance des coquillages. Les rayons X permettent de sonder l’intérieur d’un cristal, mais produire une image 3D, résolue à l’échelle nanométrique et porteuse d’une information quantitative (comme les déformations cristallines) reste extrêmement difficile, en raison de l’inefficacité des lentilles pour ces longueurs d’onde. La nouvelle approche développée par Virginie Chamard, appelée ptychographie de Bragg, permet de dépasser cette limite en remplaçant les lentilles par des algorithmes de restitutions de phase. Cette microscopie, qui utilise le rayonnement X d’une source synchrotron, ouvre la voie à une exploration inédite des matériaux cristallins.
Le projet 3D-BioMat vise à exploiter cette nouvelle microscopie pour progresser dans la compréhension de la croissance des biominéraux, ces cristaux organo-minéraux produits par des organismes vivants (par exemple les mollusques, oursins, éponges, etc.). Alors qu'ils présentent une extrême variété de formes à notre échelle, l’observation d’un assemblage granulaire à l’échelle mésométrique (entre 10 et 1000 nanomètres), commun à quasiment tous les organismes calcifiants, témoigne d’un processus de biominéralisation générique. L’élaboration d’un scénario réaliste de biominéralisation nécessite de révéler la structure cristalline à cette échelle, ce que la ptychographie de Bragg peut réussir. La confrontation structurale entre le modèle naturel et sa réplique synthétique sera permise grâce au partenariat avec l’Ifremer (Polynésie française) et le laboratoire Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (NIMBE, CNRS/CEA Saclay). Au delà de résoudre une question des plus intrigantes des sciences des matériaux, le projet 3D-BioMat est susceptible à moyen terme de contribuer à un renouveau des modèles climatiques, proposer de nouvelles voies pour la synthèse des matériaux, et fournir des réponses aux problèmes de calcification rencontrés en perliculture.
