Une recherche fondamentale, expérimentale et interdisciplinaire
Recherche
À l’ESPCI Paris – PSL, la physique, la chimie, la biologie et les sciences de l’ingénieur se rencontrent pour explorer des phénomènes qui traversent les disciplines, de l’organisation de la matière aux dynamiques du vivant, de la propagation des ondes au comportement des systèmes complexes. Les équipes conçoivent les expériences, les instruments et les modèles nécessaires à leur étude. Cette culture expérimentale fait progresser les connaissances fondamentales tout en ouvrant la voie à de nouvelles méthodes, technologies et applications. Elle contribue ainsi à répondre à des enjeux majeurs pour la société, notamment dans les domaines de la santé et des transitions écologique et énergétique.
Je crois à la continuité de la chaîne de la recherche fondamentale jusqu’à l’application, et aux inspirations dans les deux sens de cette chaîne.
Emmanuelle Gouillart
directrice générale de l’ESPCI Paris – PSL
L’expérimentation au cœur de la recherche
À l’ESPCI, la recherche repose sur une pratique exigeante et inventive de l’expérimentation. Pour observer, mesurer ou révéler un phénomène, les équipes conçoivent elles-mêmes les molécules, les matériaux, les instruments, les protocoles et les dispositifs dont elles ont besoin.
L’expérience ne sert pas seulement à vérifier une hypothèse. Elle permet de poser de nouvelles questions, de mettre au point des méthodes originales et de faire émerger, parfois, de nouvelles technologies.
Croiser les disciplines pour répondre à des problèmes complexes
Chaque laboratoire apporte ses expertises, mais les projets associent souvent plusieurs approches scientifiques. Chimie, physique, biologie, microfabrication, imagerie et modélisation se combinent ainsi pour comprendre des phénomènes complexes et développer des solutions qu’aucune discipline ne pourrait produire seule.
Quelques thématiques de recherche rencontrées à l’école
Molécules, matériaux et propriétés
Ces recherches portent notamment sur la catalyse, les matériaux fonctionnels, les polymères recyclables, les gels et élastomères, les matériaux auto-assemblés, les semi-conducteurs, la photonique, la supraconductivité ou encore la capture et la transformation de molécules comme le CO₂.
Les équipes conçoivent et étudient des molécules, des polymères, des colloïdes, des nanomatériaux, des solides poreux et des matériaux quantiques. Elles cherchent à comprendre comment leur composition, leur architecture et leur mise en forme déterminent leurs propriétés.
Elles associent synthèse, formulation, caractérisation structurale, spectroscopies, microscopies et mesures mécaniques, optiques, électroniques ou thermiques.
Fluides, interfaces et systèmes hors équilibre
Liquides complexes, mousses, émulsions, suspensions, matériaux granulaires, membranes et tissus biologiques présentent des comportements collectifs qui ne peuvent pas toujours être déduits de leurs seuls constituants.
Les équipes étudient les écoulements, le mouillage, la capillarité, l’adhésion, le frottement, la fracture, les instabilités et les interactions entre fluides et structures. Elles s’intéressent également à la matière active : bactéries, cellules, gouttes ou particules capables de se déplacer et de s’organiser spontanément.
Ces recherches relient les échelles microscopiques aux propriétés observées à l’échelle d’un matériau, d’un organisme ou d’un environnement.
Ondes, images et information
Les recherches sur les ondes acoustiques, optiques, électromagnétiques et élastiques visent à comprendre leur propagation et à en maîtriser les interactions avec des milieux complexes, désordonnés ou diffusants.
Les équipes développent de nouvelles manières de focaliser une onde, de détecter un signal ou de reconstruire une image lorsque l’information est déformée ou difficilement accessible. Ces travaux mobilisent la physique des ondes, la conception instrumentale, le traitement du signal, les problèmes inverses et la modélisation numérique.
Ils trouvent des prolongements en imagerie et thérapie médicale, en microscopie, en télécommunications, en sismologie et dans le contrôle non destructif des matériaux.
Cellules, organismes et cerveau
Les recherches sur le vivant vont des biomolécules aux cellules, des microorganismes aux tissus et des réseaux neuronaux aux comportements.
Les équipes étudient notamment l’organisation du cytosquelette, la forme et la division des cellules, l’évolution expérimentale, les communautés bactériennes, les mécanismes de la mémoire, le sommeil, la plasticité cérébrale et certaines pathologies neurologiques.
Elles associent biochimie, biologie moléculaire, génétique, biophysique, protéomique, microfluidique, imagerie, électrophysiologie et analyse du comportement. Les systèmes biologiques deviennent ainsi des objets d’observation, mais aussi des sources de nouveaux concepts pour la physique, la chimie et l’ingénierie.
Un aller-retour permanent entre recherche et applications
La recherche fondamentale nourrit de nouvelles méthodes, matériaux, procédés et dispositifs. En retour, les besoins du terrain, de la santé, de l’industrie ou de la transition écologique font émerger de nouvelles questions scientifiques et orientent les expérimentations.
Les collaborations avec les entreprises confrontent les équipes à des contraintes concrètes, ouvrent de nouveaux champs d’étude et renforcent la pertinence des recherches. Elles contribuent notamment à développer des solutions pour la capture et la valorisation du CO₂, le recyclage des polymères, les matériaux pour l’énergie ou les procédés sobres en ressources.
Une instrumentation de pointe, ouverte à la communauté scientifique
La recherche à l’ESPCI s’appuie sur des équipements avancés et sur des compétences reconnues en microscopie, nanotechnologies, microfluidique, spectrométrie de masse, protéomique, mécanique et prototypage.
Réunies au sein de plateformes, ces ressources accompagnent la conception des expériences et le développement de méthodes originales. Elles sont également mises à disposition, selon les projets, des communautés académiques, hospitalières et industrielles, afin de favoriser les collaborations et de diffuser largement ces capacités d’analyse et de fabrication.
Dix unités de recherche, un même environnement scientifique
La recherche est menée dans dix unités mixtes associées au CNRS ou à l’Inserm, couvrant un large spectre de disciplines, de la chimie et la physique à la biologie, aux neurosciences et aux technologies pour la santé.
Laboratoires, plateformes et unités d’appui mutualisent équipements avancés et compétences. Ils développent des projets interdisciplinaires avec des partenaires académiques, hospitaliers et industriels, en France comme à l’international.
Cet environnement accueille également élèves ingénieurs, étudiantes et étudiants de master, doctorantes et doctorants, ainsi que postdoctorantes et postdoctorants.
