La mission principale du LTSM est de mener au départ une recherche à caractère fondamental basée sur la compréhension et la maitrise des phénomènes qui influencent le tri ionique par des équilibres spécifiques d’ions entre deux fluides séparés par une interface et conditionnés par des systèmes moléculaires organisés (micelles, microémulsions, colloïdes, cristaux liquides). Les travaux de recherche sont ainsi orientés dans le domaine de la synthèse de ligands et matériaux spécifiques pour la séparation d’ions, mis en ½uvre dans des procédés d’extraction classiques (liquide/liquide, solide/liquide) ou non conventionnels (membranes, liquides ioniques…) avec une orientation dans la compréhension des mécanismes qui gouvernent la séparation. Il s’agit de porter l’approche vers une caractérisation fine associée à une modélisation de manière à établir des modèles prédictifs qui permettront alors d’élargir une démarche d’optimisation des systèmes extractants.
Dans les procédés associés au recyclage nucléaire ou non, lorsqu’un ion en solution est en équilibre à travers une interface avec une dispersion de complexants en conditions d’usage, la phase aqueuse, ainsi que la phase non-aqueuse sont des solutions loin de l’idéalité. Ce sont des systèmes moléculaires organisés (micelles, microémulsions, colloïdes…) que l’on peut considérer par la thermodynamique statistique comme des « nanophases » réactives. Ces nanophases dispersées présentent des effets coopératifs très puissants et sélectifs qui sont la base des procédés de tri ionique efficaces et maîtrisés. Mais, via des « effets tunnel » dus aux espèces adsorbées aux interfaces, ces nanophases sont souvent à l’origine du peu d’efficacité, en termes de flux massiques, des méthodes de tri ionique. Cet axe de recherche visant l’optimisation des procédés de tri ionique par l’élaboration et la synthèse d’extractant spécifiques originaux ainsi que par l’étude des mécanismes associés qui gouvernent la sélectivité, notamment par des phénomènes coopératifs supramoléculaires, est au c½ur des missions du groupe LTSM. La possibilité d’exalter la complexation par auto-association des complexants sous forme de micelles, fibrilles ou cristaux liquides, doit être explorée, pouvant conduire à des procédés en rupture de tri ionique qui seront ensuite à développer en partenariat avec les équipes actuelles de Marcoule de R/D en ingénierie chimique. Au-delà du domaine purement nucléaire, ces effets sélectifs sont à étudier et à mettre en ½uvre dans différents procédés liés au recyclage de matières associées à la production d’énergie et plus généralement, dans les perspectives de développement durable, par exemple en décontamination ou pour le recyclage sélectif des métaux stratégiques.
