The NISM's research interests cover diverse topics in organic and physical chemistry, materials chemistry, surface science, solid state chemistry and physics, from both theoretical and experimental perspectives.

Les chercheurs échangent et partagent des compétences et des idées dans le domaine de la synthèse et de la fonctionnalisation de systèmes moléculaires et de matériaux innovants, de 0 à 3 dimensions.  Ils visent également à faciliter la conception rationnelle de solides ayant des architectures et des propriétés de surface spécifiques, tout en développant des techniques avancées pour l'étude de leurs propriétés physico-chimiques.

Logo institut de recherche NISM

Les pôles de recherche de NISM

La recherche au NISM est identifiée par quatre pôles, qui soulignent les principales activités scientifiques menées au sein de l'institut. Chaque pôle est une structure bien définie avec des membres, et il est géré par le représentant du pôle. La structuration des pôles n'empêche pas une coopération permanente entre eux. Il existe en effet une interaction bien établie entre les différents pôles, par le biais de projets communs, de conférences, de séminaires, de cotutelles de thèses de master et de doctorat, entre autres.

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Calcul à haute performance - Modélisation multi-échelle

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Matérieaux structurés fonctionnels

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Optique non linéaire et photonique

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Surfaces, interfaces et nanostructures de carbone

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Spotlight

News

A prestigious award for Prof. Bao-Lian SU

Chemistry
Durable

At the 12th International Congress on Mesostructured Materials (IMMA), held from July 8 to 12 in Montpellier, Prof. Bao-Lian Su was re-elected President of the International Mesostructured Materials Association (IMMA).

Bao-Lian Su et son équipe au Congrès

Prof. Bao-Lian Su will assume the presidency of the International Mesostructured Materials Association (IMMA) for the second consecutive term (each term lasting 2 years). The congress brought together several hundred scientists from over 20 different countries. Prof. Bao-Lian Su had already been elected President of the IMMA Association in 2021 at the 11th International Congress on Structured Materials. He was the first Belgian to receive this honor. He received the prestigious "IMMA Award" for his significant contribution to the development of mesostructured materials. He is the first Belgian to have received this honor. This new term as IMMA President ends in 2026.

The congress focused on applications such as energy storage and conversion, biotechnology, applications in catalysis, environmental aspects such as adsorption/separation and gas purification.

Birth of the International Mesostructured Materials Association (IMMA)

Depuis la découverte d'une famille de matériaux mésoporeux : MCM-41, MCM-48 et MCM-50 par les scientifiques de Mobil en 1992, un énorme effort de recherche a été généré. Les matériaux mésoporeux ont immédiatement constitué un domaine d’intérêt important. Une structure mésoporeuse réduit sensiblement le nombre de mailles cristallines du matériau, ce qui modifie significativement ses propriétés chimiques. Vu cette importante avancée dans le domaine, il devenait primordial de créer une organisation rassemblant tous les chercheurs de ce domaine afin d'établir une nouvelle plateforme et de promouvoir les échanges scientifiques dans le domaine. C’est ainsi que l’IMMA a été créée en 2000.  

Prof. Su has created a new family of mesoporous materials recognized by the scientific community under the name "CMI". This is a family of mesoporous materials based on silica and metal oxides synthesized from a highly innovative "polyoxyethylene alkyl ether" surfactant under very mild conditions.

Prof. Su's team was the first to use this type of surfactant as a mesoporous structure-directing agent. The team also pioneered the field of hierarchical porous materials by discovering the formation phenomenon that led to the creation of a new family of hierarchical porous materials with three or four different porosities of interconnected sizes incorporated into a single solid material. Currently, this new family of materials constitutes a new area of research of great interest in the field of energy conversion and storage (batteries and photocatalysis) but also in the field of CO2 capture and recovery by catalysis.

Prof. Bao-Lian Su is a member of the Functional Structured Materials (FSM) cluster of the Namur Institute of Structured Matter (NISM) and the Chemistry of Nanomaterials Unit (UCNano) of the Department of Chemistry, which brings together the Chemistry of Inorganic Materials (CMI) and Chemistry of Applied Materials (CMA) laboratories.

Bao-Lian Su

BatFactory - Towards the batteries of the future

Recently, Prof. Bao-Lian Su organized the launch of the new BatFactory project portfolio, funded under the Walloon Recovery Plan.

BatFactory aims to produce batteries and battery components for stationary electrical energy storage and collective applications. The project aims to leverage the Walloon region's R&I expertise to support the development of local companies. At the same time, it aims to produce high-performance materials for instrumented storage batteries using intelligent, environmentally-friendly processes that enhance circularity. The project is part of the stimulus package and reflects the researcher's commitment to innovation and sustainable energy solutions.

A publication on non-linear optics in the prestigious "Accounts of Chemical Research" (ACS) journal

Chemistry

An international team of researchers, including Professor Benoît Champagne from UNamur, has just published a paper in the prestigious journal "Accounts of Chemical Research" (ACS). They have demonstrated the role of dynamic fluctuations in the structure of molecules on their optical properties. This aspect of dynamics is innovative because previous studies were limited to rigid structures.

optique non linéaire

Tout le monde connaît le pointeur laser à lumière rouge.  On préfère pourtant souvent la version « lumière verte », car elle est plus lumineuse.  La lumière en est éjectée par un processus de laser infra-rouge traditionnel que l’on fait passer par un cristal qui la transforme en lumière verte.  C’est ce qu’on appelle le phénomène de génération de 2ème harmonique.  Cette propriété est à la source du développement de nouvelles spectroscopies, de nouveaux modes de transmission et de traitement des données, y compris par des molécules dites intelligentes, utilisées à l’échelle moléculaire ou comme senseurs.  On pense par exemple à l’imagerie médicale par fluorescence, où l’analyse du contraste des éléments de l’image peut être améliorée par ce type de procédé.

En utilisant des méthodes de simulations numériques mixtes, combinant mécanique classique et mécanique quantique, l’équipe internationale de chercheurs a pu démontrer le rôle des mouvements des molécules (leurs fluctuations structurales) sur leurs propriétés. Cet aspect de la dynamique est novateur car les études précédentes se limitent à des structures « rigides ».  Ces phénomènes ont été analysés dans différentes situations où l’environnement moléculaire joue un rôle qui peut être prépondérant.  Des molécules organiques sous différentes formes ont été utilisées : en solution, sous la forme de petits agrégats, dans des bicouches lipidiques, sous la forme de monocouches auto-assemblées et également des polymères.  Ces composés ont été utilisés car ils peuvent être facilement modulés par synthèse, ce qui permet d’optimiser ou de maximiser leurs propriétés.

Les résultats de ces recherches permettront d’améliorer l’interprétation des spectres, des signaux et des observations expérimentales dans une série de cas mais aussi de concevoir de nouvelles molécules aux propriétés optiques non linéaires améliorées.

L’équipe de chercheurs

•    Frédéric Castet | Université de Bordeaux, CNRS, France
•    Claire Tonnelé | Donostia International Physics Center (DIPC), Espagne
•    Luca Muccioli | Université de Bologne, Italie
•    Benoît Champagne | Institut NISM, Université de Namur, Belgique

Benoît Champagne est Professeur au Département de chimie de l’Université de Namur et membre du Namur Institute of Structured Matter (NISM).  Ses domaines d’expertise sont la chimie théorique, la structure électronique et les propriétés moléculaires et polymères, les spectroscopies vibrationnelles et électroniques et l’optique non linéaire.

Laurent Houssiau, an FNRS physicist working on dental implants

Physics
Portrait

In the summer of 2022, we set out to discover the UNamur researchers who were awarded funding by the FNRS in 2022. Today, it is Laurent Houssiau, who has been awarded a bilateral collaborative research project funded by the FNRS and the Fonds de Recherche du Québec (FRQ). His project focuses on the design and development of new multifunctional thin overlays that aim to improve the clinical performance of dental implants.

Photo de Laurent Houssiau

Malgré le développement rapide des dispositifs dentaires (implants, bridges, couronnes) au cours des 40 dernières années, plusieurs complications se produisent encore, telles qu’une mauvaise intégration de l’implant dentaire dans l’os (ostéointégration) ou des infections touchant environ 20% des patients, et entraînant une défaillance de l'implant. De plus, la formation de biofilms bactériens en surface des implants augmente le risque d'inflammation, qui peut induire une perte osseuse. Le but de ce projet est d'améliorer la performance clinique des implants dentaires en titane en concevant, développant et validant de nouvelles couches multifonctionnelles, qui seront à la fois antibactériennes et capables de favoriser la formation de tissus osseux sains (ostéoinductives). 

« L'originalité de l'approche proposée est que les revêtements sur les implants en titane se feront par un procédé de dépôt par plasma, un gaz ionisé », explique le professeur Laurent Houssiau. « Le titane a été sélectionné principalement pour sa biocompatibilité reconnue avec les cellules et les tissus, mais également pour ses propriétés mécaniques, semblables à l’os. La partie supérieure de l’implant (le pilier) sera recouverte à l’Université Laval, d’une couche carbonée dure contenant de l’oxyde de zinc, pour garantir une efficacité antibactérienne à long terme. La partie inférieure de l’implant (la vis) sera recouverte à l’Université de Namur d’une couche innovante déposée également par plasma, présentant une concentration variable obtenue en modifiant progressivement les paramètres du plasma pendant le dépôt.  C’est ce que l’on appelle une « couche à gradient de composition ».  Ainsi, un revêtement compact de type oxyde de titane sera déposé sur la vis et sa composition évoluera progressivement vers un revêtement poreux et riche en carbone à la surface de l’implant traité, qui sera en contact avec l’os », poursuit-il.  « De plus, de l’oxyde de zinc antibactérien, sera codéposé afin de garantir un effet à court et moyen terme.  Ces couches à gradient permettront donc une transition douce entre le titane et l’os, améliorant ainsi l’ostéointégration de l’implant tout en évitant les infections.  Une part importante du projet sera consacrée à la validation biologique, par des études in vitro, de la biocompatibilité, de l’activité antibactérienne et de l’ostéointégration des dépôts.  Ces caractérisations biologiques permettront de guider la phase d’optimisation du dépôt, à travers une rétroaction constante », se réjouit-il.

Ce projet permettra donc la mise au point de recouvrements antibactériens innovants et biocompatibles, avec des propriétés mécaniques, une stabilité, une dureté et une élasticité capables de soutenir les charges élastiques de l’implantation et de la mastication. 

Les équipes multidisciplinaires impliquées

Le consortium de recherche est constitué des équipes des deux promoteurs du projet, renforcées par les deux équipes des cochercheurs et cochercheuses.

Le promoteur québécois du projet est le Prof. Diego Mantovani, directeur du Laboratoire de Biomatériaux et de Bioingénierie (LBB) à l’Université Laval (Québec).  Il est un spécialiste en sciences des matériaux, se consacrant principalement à l'étude, à l'application et à la modification des propriétés des matériaux pour les implants destinés au remplacement et à la régénération des tissus malades.  Ses intérêts scientifiques englobent les interactions entre la surface des matériaux et l'environnement biologique ainsi que la modification des propriétés de surface par traitement au plasma.

Le promoteur wallon du projet est le Prof. Laurent Houssiau, membre de l’Institut NISM et directeur de l’unité de recherche LISE de l’Université de Namur.  Il est aussi spécialiste en sciences des matériaux, avec un focus particulier sur l’étude des surfaces et interfaces des matériaux.  Il est expert dans les techniques de caractérisation de surface à l’aide d’ions et d’électrons, donnant une information sur la composition et la structure de la matière à l’échelle du nanomètre (milliardième de mètre).  Il est aussi spécialisé dans les techniques de dépôt par plasma et développera l’approche originale des couches à gradient de composition.  Son groupe collabore depuis plus de dix ans avec le LBB de Diego Mantovani.

Le Groupe de recherche en écologie buccale à l’Université Laval, de la Faculté de médecine dentaire, est spécialisé dans les essais d’activité antimicrobienne et le développement de nouvelles thérapies pour les pathologies des tissus buccaux.  Le laboratoire dispose des équipements nécessaires à la croissance bactérienne dans des conditions in vitro.  Vanessa Houde est la chercheuse principale associée au projet.

Enfin, le Namur Nanosafety Center de l’institut NARILIS de l’Université de Namur est un centre de recherche qui vise à développer la recherche appliquée et fondamentale dans les domaines thérapeutiques et la nanotoxicologie.  Le groupe possède une solide expérience en toxicologie des nanoparticules et des nanorevêtements, tels que ceux qui seront produits dans le cadre de ce projet.  Les chercheurs principaux associés au projet sont le Dr. Julie Laloy et le Prof. Jean-Michel Dogné.

CV express

Ingénieur civil physicien et Docteur en sciences appliquées, Laurent Houssiau est nommé chargé de cours à l’Université de Namur en 2000 et devient professeur ordinaire en 2010.  Il s’est spécialisé dans la caractérisation des surfaces et interfaces de matériaux, à l’aide de spectrométries ioniques et électroniques appliquées à tous types de matériaux, allant des semiconducteurs aux tissus biologiques.  Son autre domaine de recherche est le dépôt de couches minces de polymères, oxydes ou nanoparticules par plasma. 

Laurent Houssiau est titulaire de 9 unités d’enseignement dans 3 facultés (sciences, médecine et sciences économiques et gestion).  Il est actuellement directeur du département de physique, pour la troisième fois, et a été vice-président puis président de l’institut NISM.  En marge de ses activités principales à l’université, Laurent Houssiau s’investit dans la lutte contre le réchauffement climatique au travers de conférences grand public et dans son enseignement du cours de climatologie.

FNRS researcher Tárcius Nascimento Ramos publishes in the prestigious Journal of Chemical Physics

Chemistry
Physics

The absorption of light by molecules has applications in microscopy, medicine and data storage. With this research, the researcher from the UNamur NISM institute fills an experimental gap, which will enable molecular engineers to develop new and more efficient compounds in their various fields of application.

Representation of a stilbene molecule

Connaître l'énergie de la lumière absorbée par une molécule permet de comprendre sa structure, ses états quantiques, son interaction avec d'autres molécules et ses éventuelles applications technologiques. Les molécules ayant une forte probabilité d'absorber simultanément deux photons de lumière de faible énergie ont un large éventail d'applications : comme sondes moléculaires en microscopie à haute résolution, comme substrat pour le stockage de données dans des structures tridimensionnelles denses ou encore comme vecteurs dans des traitements médicinaux.

L'étude du phénomène par des moyens expérimentaux directs présente toutefois des difficultés. C'est pourquoi des simulations informatiques sont réalisées pour compléter la caractérisation spectroscopique. En outre, les simulations offrent une vision microscopique difficilement accessible dans les expériences. Le problème, c’est que les simulations impliquant des molécules relativement grandes nécessitent plusieurs jours de traitement sur des supercalculateurs ou des mois de traitement sur des ordinateurs conventionnels.

Pour surmonter cette difficulté, une méthode de calcul alternative a été proposée par le physicien Tárcius Nascimento Ramos et ses collaborateurs et a été publiée dans The Journal of Chemical Physics.

"Nous avons évalué les performances d'une méthode largement utilisée au cours des dernières décennies mais négligée aujourd'hui en raison de son caractère approximatif", explique le chercheur.

Grâce à cette méthode, nous avons pu réduire le temps de calcul à quatre heures sur un ordinateur conventionnel. De ce fait, le faible coût de calcul a permis de prendre en compte un large échantillon statistique pour les simulations.

Tárcius Nascimenta Ramos Chercheur FNRS à l'institut NISM

La méthode actuellement dominante est la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Il s'agit d'un outil théorique largement utilisé en mécanique quantique, qui permet de décrire les propriétés électroniques de systèmes complexes en utilisant la densité électronique du système, sans devoir recourir aux fonctions d'onde individuelles de chaque électron.

"La méthode alternative que nous avons utilisée est INDO-S [Intermediate Neglect Differential Overlap with Spectroscopic Parameterisation]. Elle est basée sur la fonction d'onde du système moléculaire, mais la résout approximativement. Certaines parties des calculs complexes et coûteux sont remplacées par des valeurs tabulées obtenues en ajustant les données spectroscopiques expérimentales. Cette méthode est donc très efficace pour l'étude théorique de composés moléculaires de grande taille", explique Tárcius Ramos.

Pour évaluer l’applicabilité de la méthode, il faut savoir que la molécule étudiée, dérivée du stilbène, comporte plus de 200 atomes de carbone, d'oxygène et d'hydrogène. Outre le nombre de composants, qui rendrait les simulations conventionnelles extrêmement laborieuses et coûteuses, ces grandes molécules présentent une complication supplémentaire. Elles sont flexibles et leurs changements de conformation (comme la torsion) modifient leurs propriétés électroniques.

Titulaire d'un doctorat de l'Institut de physique de l'Université de São Paulo (IF-USP) en 2020, M. Ramos est actuellement chercheur postdoctoral F.R.S.-FNRS à l'Université de Namur.

Des applications en microscopie, en médecine et en stockage de données

"Dans le cas de la microscopie, l'imagerie a une résolution beaucoup plus grande, ce qui permet de caractériser les tissus profonds en endommageant moins les structures environnantes. Dans le cas du stockage de données, la haute résolution permet de créer des structures tridimensionnelles avec beaucoup de précision et de détails, ce qui permet d'encoder des points à l'intérieur de matériaux avec une haute densité de données par volume", explique le chercheur.

Outre la bourse de doctorat accordée au chercheur, l'étude a été soutenue par la FAPESP (équivalent du FNRS au Brésil) dans le cadre de deux autres projets.  Elle a également fait l’objet d’un communiqué de presse dont cet article est un extrait.

Institut de la matière structurée de Namur (NISM)

Les intérêts de recherche du NISM couvrent divers sujets dans le domaine de la chimie organique et physique, de la chimie des matériaux, de la science des surfaces, de la chimie du solide et de la physique, tant d'un point de vue théorique qu'expérimental.  Le NISM permet l'échange d'idées et de compétences dans le domaine de la synthèse et de la fonctionnalisation de systèmes moléculaires et de nouveaux matériaux (de 0 à 3D), la conception rationnelle de solides ayant une architecture et des propriétés de surface spécifiques ainsi que le développement de techniques avancées pour l'étude de leurs propriétés physico-chimiques.

A prestigious award for Prof. Bao-Lian SU

Chemistry
Durable

At the 12th International Congress on Mesostructured Materials (IMMA), held from July 8 to 12 in Montpellier, Prof. Bao-Lian Su was re-elected President of the International Mesostructured Materials Association (IMMA).

Bao-Lian Su et son équipe au Congrès

Prof. Bao-Lian Su will assume the presidency of the International Mesostructured Materials Association (IMMA) for the second consecutive term (each term lasting 2 years). The congress brought together several hundred scientists from over 20 different countries. Prof. Bao-Lian Su had already been elected President of the IMMA Association in 2021 at the 11th International Congress on Structured Materials. He was the first Belgian to receive this honor. He received the prestigious "IMMA Award" for his significant contribution to the development of mesostructured materials. He is the first Belgian to have received this honor. This new term as IMMA President ends in 2026.

The congress focused on applications such as energy storage and conversion, biotechnology, applications in catalysis, environmental aspects such as adsorption/separation and gas purification.

Birth of the International Mesostructured Materials Association (IMMA)

Depuis la découverte d'une famille de matériaux mésoporeux : MCM-41, MCM-48 et MCM-50 par les scientifiques de Mobil en 1992, un énorme effort de recherche a été généré. Les matériaux mésoporeux ont immédiatement constitué un domaine d’intérêt important. Une structure mésoporeuse réduit sensiblement le nombre de mailles cristallines du matériau, ce qui modifie significativement ses propriétés chimiques. Vu cette importante avancée dans le domaine, il devenait primordial de créer une organisation rassemblant tous les chercheurs de ce domaine afin d'établir une nouvelle plateforme et de promouvoir les échanges scientifiques dans le domaine. C’est ainsi que l’IMMA a été créée en 2000.  

Prof. Su has created a new family of mesoporous materials recognized by the scientific community under the name "CMI". This is a family of mesoporous materials based on silica and metal oxides synthesized from a highly innovative "polyoxyethylene alkyl ether" surfactant under very mild conditions.

Prof. Su's team was the first to use this type of surfactant as a mesoporous structure-directing agent. The team also pioneered the field of hierarchical porous materials by discovering the formation phenomenon that led to the creation of a new family of hierarchical porous materials with three or four different porosities of interconnected sizes incorporated into a single solid material. Currently, this new family of materials constitutes a new area of research of great interest in the field of energy conversion and storage (batteries and photocatalysis) but also in the field of CO2 capture and recovery by catalysis.

Prof. Bao-Lian Su is a member of the Functional Structured Materials (FSM) cluster of the Namur Institute of Structured Matter (NISM) and the Chemistry of Nanomaterials Unit (UCNano) of the Department of Chemistry, which brings together the Chemistry of Inorganic Materials (CMI) and Chemistry of Applied Materials (CMA) laboratories.

Bao-Lian Su

BatFactory - Towards the batteries of the future

Recently, Prof. Bao-Lian Su organized the launch of the new BatFactory project portfolio, funded under the Walloon Recovery Plan.

BatFactory aims to produce batteries and battery components for stationary electrical energy storage and collective applications. The project aims to leverage the Walloon region's R&I expertise to support the development of local companies. At the same time, it aims to produce high-performance materials for instrumented storage batteries using intelligent, environmentally-friendly processes that enhance circularity. The project is part of the stimulus package and reflects the researcher's commitment to innovation and sustainable energy solutions.

A publication on non-linear optics in the prestigious "Accounts of Chemical Research" (ACS) journal

Chemistry

An international team of researchers, including Professor Benoît Champagne from UNamur, has just published a paper in the prestigious journal "Accounts of Chemical Research" (ACS). They have demonstrated the role of dynamic fluctuations in the structure of molecules on their optical properties. This aspect of dynamics is innovative because previous studies were limited to rigid structures.

optique non linéaire

Tout le monde connaît le pointeur laser à lumière rouge.  On préfère pourtant souvent la version « lumière verte », car elle est plus lumineuse.  La lumière en est éjectée par un processus de laser infra-rouge traditionnel que l’on fait passer par un cristal qui la transforme en lumière verte.  C’est ce qu’on appelle le phénomène de génération de 2ème harmonique.  Cette propriété est à la source du développement de nouvelles spectroscopies, de nouveaux modes de transmission et de traitement des données, y compris par des molécules dites intelligentes, utilisées à l’échelle moléculaire ou comme senseurs.  On pense par exemple à l’imagerie médicale par fluorescence, où l’analyse du contraste des éléments de l’image peut être améliorée par ce type de procédé.

En utilisant des méthodes de simulations numériques mixtes, combinant mécanique classique et mécanique quantique, l’équipe internationale de chercheurs a pu démontrer le rôle des mouvements des molécules (leurs fluctuations structurales) sur leurs propriétés. Cet aspect de la dynamique est novateur car les études précédentes se limitent à des structures « rigides ».  Ces phénomènes ont été analysés dans différentes situations où l’environnement moléculaire joue un rôle qui peut être prépondérant.  Des molécules organiques sous différentes formes ont été utilisées : en solution, sous la forme de petits agrégats, dans des bicouches lipidiques, sous la forme de monocouches auto-assemblées et également des polymères.  Ces composés ont été utilisés car ils peuvent être facilement modulés par synthèse, ce qui permet d’optimiser ou de maximiser leurs propriétés.

Les résultats de ces recherches permettront d’améliorer l’interprétation des spectres, des signaux et des observations expérimentales dans une série de cas mais aussi de concevoir de nouvelles molécules aux propriétés optiques non linéaires améliorées.

L’équipe de chercheurs

•    Frédéric Castet | Université de Bordeaux, CNRS, France
•    Claire Tonnelé | Donostia International Physics Center (DIPC), Espagne
•    Luca Muccioli | Université de Bologne, Italie
•    Benoît Champagne | Institut NISM, Université de Namur, Belgique

Benoît Champagne est Professeur au Département de chimie de l’Université de Namur et membre du Namur Institute of Structured Matter (NISM).  Ses domaines d’expertise sont la chimie théorique, la structure électronique et les propriétés moléculaires et polymères, les spectroscopies vibrationnelles et électroniques et l’optique non linéaire.

Laurent Houssiau, an FNRS physicist working on dental implants

Physics
Portrait

In the summer of 2022, we set out to discover the UNamur researchers who were awarded funding by the FNRS in 2022. Today, it is Laurent Houssiau, who has been awarded a bilateral collaborative research project funded by the FNRS and the Fonds de Recherche du Québec (FRQ). His project focuses on the design and development of new multifunctional thin overlays that aim to improve the clinical performance of dental implants.

Photo de Laurent Houssiau

Malgré le développement rapide des dispositifs dentaires (implants, bridges, couronnes) au cours des 40 dernières années, plusieurs complications se produisent encore, telles qu’une mauvaise intégration de l’implant dentaire dans l’os (ostéointégration) ou des infections touchant environ 20% des patients, et entraînant une défaillance de l'implant. De plus, la formation de biofilms bactériens en surface des implants augmente le risque d'inflammation, qui peut induire une perte osseuse. Le but de ce projet est d'améliorer la performance clinique des implants dentaires en titane en concevant, développant et validant de nouvelles couches multifonctionnelles, qui seront à la fois antibactériennes et capables de favoriser la formation de tissus osseux sains (ostéoinductives). 

« L'originalité de l'approche proposée est que les revêtements sur les implants en titane se feront par un procédé de dépôt par plasma, un gaz ionisé », explique le professeur Laurent Houssiau. « Le titane a été sélectionné principalement pour sa biocompatibilité reconnue avec les cellules et les tissus, mais également pour ses propriétés mécaniques, semblables à l’os. La partie supérieure de l’implant (le pilier) sera recouverte à l’Université Laval, d’une couche carbonée dure contenant de l’oxyde de zinc, pour garantir une efficacité antibactérienne à long terme. La partie inférieure de l’implant (la vis) sera recouverte à l’Université de Namur d’une couche innovante déposée également par plasma, présentant une concentration variable obtenue en modifiant progressivement les paramètres du plasma pendant le dépôt.  C’est ce que l’on appelle une « couche à gradient de composition ».  Ainsi, un revêtement compact de type oxyde de titane sera déposé sur la vis et sa composition évoluera progressivement vers un revêtement poreux et riche en carbone à la surface de l’implant traité, qui sera en contact avec l’os », poursuit-il.  « De plus, de l’oxyde de zinc antibactérien, sera codéposé afin de garantir un effet à court et moyen terme.  Ces couches à gradient permettront donc une transition douce entre le titane et l’os, améliorant ainsi l’ostéointégration de l’implant tout en évitant les infections.  Une part importante du projet sera consacrée à la validation biologique, par des études in vitro, de la biocompatibilité, de l’activité antibactérienne et de l’ostéointégration des dépôts.  Ces caractérisations biologiques permettront de guider la phase d’optimisation du dépôt, à travers une rétroaction constante », se réjouit-il.

Ce projet permettra donc la mise au point de recouvrements antibactériens innovants et biocompatibles, avec des propriétés mécaniques, une stabilité, une dureté et une élasticité capables de soutenir les charges élastiques de l’implantation et de la mastication. 

Les équipes multidisciplinaires impliquées

Le consortium de recherche est constitué des équipes des deux promoteurs du projet, renforcées par les deux équipes des cochercheurs et cochercheuses.

Le promoteur québécois du projet est le Prof. Diego Mantovani, directeur du Laboratoire de Biomatériaux et de Bioingénierie (LBB) à l’Université Laval (Québec).  Il est un spécialiste en sciences des matériaux, se consacrant principalement à l'étude, à l'application et à la modification des propriétés des matériaux pour les implants destinés au remplacement et à la régénération des tissus malades.  Ses intérêts scientifiques englobent les interactions entre la surface des matériaux et l'environnement biologique ainsi que la modification des propriétés de surface par traitement au plasma.

Le promoteur wallon du projet est le Prof. Laurent Houssiau, membre de l’Institut NISM et directeur de l’unité de recherche LISE de l’Université de Namur.  Il est aussi spécialiste en sciences des matériaux, avec un focus particulier sur l’étude des surfaces et interfaces des matériaux.  Il est expert dans les techniques de caractérisation de surface à l’aide d’ions et d’électrons, donnant une information sur la composition et la structure de la matière à l’échelle du nanomètre (milliardième de mètre).  Il est aussi spécialisé dans les techniques de dépôt par plasma et développera l’approche originale des couches à gradient de composition.  Son groupe collabore depuis plus de dix ans avec le LBB de Diego Mantovani.

Le Groupe de recherche en écologie buccale à l’Université Laval, de la Faculté de médecine dentaire, est spécialisé dans les essais d’activité antimicrobienne et le développement de nouvelles thérapies pour les pathologies des tissus buccaux.  Le laboratoire dispose des équipements nécessaires à la croissance bactérienne dans des conditions in vitro.  Vanessa Houde est la chercheuse principale associée au projet.

Enfin, le Namur Nanosafety Center de l’institut NARILIS de l’Université de Namur est un centre de recherche qui vise à développer la recherche appliquée et fondamentale dans les domaines thérapeutiques et la nanotoxicologie.  Le groupe possède une solide expérience en toxicologie des nanoparticules et des nanorevêtements, tels que ceux qui seront produits dans le cadre de ce projet.  Les chercheurs principaux associés au projet sont le Dr. Julie Laloy et le Prof. Jean-Michel Dogné.

CV express

Ingénieur civil physicien et Docteur en sciences appliquées, Laurent Houssiau est nommé chargé de cours à l’Université de Namur en 2000 et devient professeur ordinaire en 2010.  Il s’est spécialisé dans la caractérisation des surfaces et interfaces de matériaux, à l’aide de spectrométries ioniques et électroniques appliquées à tous types de matériaux, allant des semiconducteurs aux tissus biologiques.  Son autre domaine de recherche est le dépôt de couches minces de polymères, oxydes ou nanoparticules par plasma. 

Laurent Houssiau est titulaire de 9 unités d’enseignement dans 3 facultés (sciences, médecine et sciences économiques et gestion).  Il est actuellement directeur du département de physique, pour la troisième fois, et a été vice-président puis président de l’institut NISM.  En marge de ses activités principales à l’université, Laurent Houssiau s’investit dans la lutte contre le réchauffement climatique au travers de conférences grand public et dans son enseignement du cours de climatologie.

FNRS researcher Tárcius Nascimento Ramos publishes in the prestigious Journal of Chemical Physics

Chemistry
Physics

The absorption of light by molecules has applications in microscopy, medicine and data storage. With this research, the researcher from the UNamur NISM institute fills an experimental gap, which will enable molecular engineers to develop new and more efficient compounds in their various fields of application.

Representation of a stilbene molecule

Connaître l'énergie de la lumière absorbée par une molécule permet de comprendre sa structure, ses états quantiques, son interaction avec d'autres molécules et ses éventuelles applications technologiques. Les molécules ayant une forte probabilité d'absorber simultanément deux photons de lumière de faible énergie ont un large éventail d'applications : comme sondes moléculaires en microscopie à haute résolution, comme substrat pour le stockage de données dans des structures tridimensionnelles denses ou encore comme vecteurs dans des traitements médicinaux.

L'étude du phénomène par des moyens expérimentaux directs présente toutefois des difficultés. C'est pourquoi des simulations informatiques sont réalisées pour compléter la caractérisation spectroscopique. En outre, les simulations offrent une vision microscopique difficilement accessible dans les expériences. Le problème, c’est que les simulations impliquant des molécules relativement grandes nécessitent plusieurs jours de traitement sur des supercalculateurs ou des mois de traitement sur des ordinateurs conventionnels.

Pour surmonter cette difficulté, une méthode de calcul alternative a été proposée par le physicien Tárcius Nascimento Ramos et ses collaborateurs et a été publiée dans The Journal of Chemical Physics.

"Nous avons évalué les performances d'une méthode largement utilisée au cours des dernières décennies mais négligée aujourd'hui en raison de son caractère approximatif", explique le chercheur.

Grâce à cette méthode, nous avons pu réduire le temps de calcul à quatre heures sur un ordinateur conventionnel. De ce fait, le faible coût de calcul a permis de prendre en compte un large échantillon statistique pour les simulations.

Tárcius Nascimenta Ramos Chercheur FNRS à l'institut NISM

La méthode actuellement dominante est la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Il s'agit d'un outil théorique largement utilisé en mécanique quantique, qui permet de décrire les propriétés électroniques de systèmes complexes en utilisant la densité électronique du système, sans devoir recourir aux fonctions d'onde individuelles de chaque électron.

"La méthode alternative que nous avons utilisée est INDO-S [Intermediate Neglect Differential Overlap with Spectroscopic Parameterisation]. Elle est basée sur la fonction d'onde du système moléculaire, mais la résout approximativement. Certaines parties des calculs complexes et coûteux sont remplacées par des valeurs tabulées obtenues en ajustant les données spectroscopiques expérimentales. Cette méthode est donc très efficace pour l'étude théorique de composés moléculaires de grande taille", explique Tárcius Ramos.

Pour évaluer l’applicabilité de la méthode, il faut savoir que la molécule étudiée, dérivée du stilbène, comporte plus de 200 atomes de carbone, d'oxygène et d'hydrogène. Outre le nombre de composants, qui rendrait les simulations conventionnelles extrêmement laborieuses et coûteuses, ces grandes molécules présentent une complication supplémentaire. Elles sont flexibles et leurs changements de conformation (comme la torsion) modifient leurs propriétés électroniques.

Titulaire d'un doctorat de l'Institut de physique de l'Université de São Paulo (IF-USP) en 2020, M. Ramos est actuellement chercheur postdoctoral F.R.S.-FNRS à l'Université de Namur.

Des applications en microscopie, en médecine et en stockage de données

"Dans le cas de la microscopie, l'imagerie a une résolution beaucoup plus grande, ce qui permet de caractériser les tissus profonds en endommageant moins les structures environnantes. Dans le cas du stockage de données, la haute résolution permet de créer des structures tridimensionnelles avec beaucoup de précision et de détails, ce qui permet d'encoder des points à l'intérieur de matériaux avec une haute densité de données par volume", explique le chercheur.

Outre la bourse de doctorat accordée au chercheur, l'étude a été soutenue par la FAPESP (équivalent du FNRS au Brésil) dans le cadre de deux autres projets.  Elle a également fait l’objet d’un communiqué de presse dont cet article est un extrait.

Institut de la matière structurée de Namur (NISM)

Les intérêts de recherche du NISM couvrent divers sujets dans le domaine de la chimie organique et physique, de la chimie des matériaux, de la science des surfaces, de la chimie du solide et de la physique, tant d'un point de vue théorique qu'expérimental.  Le NISM permet l'échange d'idées et de compétences dans le domaine de la synthèse et de la fonctionnalisation de systèmes moléculaires et de nouveaux matériaux (de 0 à 3D), la conception rationnelle de solides ayant une architecture et des propriétés de surface spécifiques ainsi que le développement de techniques avancées pour l'étude de leurs propriétés physico-chimiques.

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Agenda

13

1st symposium on Protein Disorder, Interactions, and Dynamics

Colloquium

1st symposium on Protein Disorder, Interactions, and Dynamics

Seminar / Conference / Course
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13
09:00 - 20:00
Université de Namur, Auditoire Pedro Arrupe 02 - rue de Bruxelles, 65-67 (accès via la cour des sciences) - 5000 Namur
Contact person :  Michaux Catherine
Register for the event

Organized by the Belgian Biophysical Society and the Physical Chemistry of Biomolecules Laboratory (CPB

Program

8:50 | Welcome, registration, and poster setup

9:20 | Welcome speech

First morning session

9:30 | Vladimir N. Uversky - University of South Florida, USA - "Dancing protein clouds: strange biology and chaotic physics of intrinsically disordered proteins"

10:15 | Marie Skepö - Lunds Universitet, Sweden - "Structural and conformation properties of IDPs: computer simulations in combination with experiments"

11:00 | Coffee break

Second morning session

11:30 | Peter Tompa - Vrije Universiteit Brussel, Belgium - "Fuzzy interactions of IDPs driving biomolecular condensation"

12:15 | Sonia Longhi - Aix-Marseille Université, France - "Intrinsic disorder, phase transitions, and fibril formation by the Henipavirus V and W proteins"

13:00 | Lunch and poster session

Afternoon session

14:30 | Sigrid Milles - Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie, Germany - "Intrinsically disordered proteins in endocytosis: an NMR and single molecule fluorescence perspective"

15:15 | Jean-François Collet - Université Catholique de Louvain, Belgium - "How disorder controls the transport of lipoproteins in the cell envelope of Gram-negative bacteria"

16:00 | Closing speech

16:10 | Networking Beer Time at "Le Chapitre"

Venue

University of Namur, auditorium Pedro Arrupe (PA02), rue de Bruxelles, 65-67 - 5000 Namur (#21 on the campus map)

Registration guidelines

Registration fee

  • Students (PhD students included): 25 €
  • Seniors: 40 €

Payment - Bank transfer

Payable before 25 November on the account:

  • Name: Université de Namur - ASBL
  • IBAN: BE10 2500 0740 2704
  • BIC: GEBABEBB

Please mention your name/CPO4136330 /e-mail in the payment communication.

Abstract guidelines

Send us your abstract before 25 November by email: pdid.meeting@unamur.be

Format: Word document, maximum 1 page A4, Times New Roman

All deadlines (registration, payment, abstracts) : 25 November 2024

16

NISM Annual Meeting

Colloquium

NISM Annual Meeting

16
08:30 - 18:00
Les Moulins de Beez - Rue du Moulin de Meuse, 4 - 5000 Namur

The NISM Institute invites you to its Annual Meeting on December 16. More information will follow!

Visuel NISM annual meeting
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