De la recherche fondamentale au partenariat industriel

Bilan MINANO

Chapitres
  1. Bilan MINANO
  2. Projet MINANO

Bilan MINANO

Positionnement thématique

L'équipe MINANO est d'assez grande taille et fortement pluridisciplinaire dans le domaine des micro et nanosciences. La recherche est y organisée autour de trois groupes thématiques et de leurs interactions. Chacun des trois groupes a un positionnement thématique ciblé.

Enjeux sociétaux
La recherche de la miniaturisation des composants ne se traduit pas par une simple homothétie sur les dimensions, mais elle offre la possibilité d'exacerber les phénomènes physiques et chimiques à travers l'ingénierie des nanostructures, que ce soit par approche top-down ou bottom-up. L'enjeu à long terme de nos recherches est de réduire les dimensions afin de consommer moins de matières premières et d'énergie, mais aussi d'accroitre les fréquences de fonctionnement et les capacités de stockage de l'information.
Enjeux scientifiques
- Les phonons acoustiques dans la gamme du GHz au THz présentent des longueurs d'onde du nanomètre au micron ; on sait intégrer sources et détecteurs et la phase des signaux reste toujours accessible, à la différence de l'optique. A long terme, la phononique peut conduire à la réalisation de composants de traitement de l'information extrêmement compacts ;
- Les changements de conformation ou d’états quantiques des molécules adsorbées sur une surface semiconductrice peuvent servir à stocker de l'information ; on peut ainsi en théorie obtenir des densités d’intégration phénoménales de 10 Tbit/inch2 qui pourraient être exploitées en « lecture-écriture » par microscopie en champ ;
- Les progrès des nanotechnologies génèrent de nouveaux défis pour l'observation des phénomènes et la caractérisation des objets fabriqués. Pour les besoins de la micro & nano-acoustique, par exemple, nous devons mesurer avec précision à haute fréquence l'amplitude et la phase des vibrations et des ondes, suivre des phénomènes extrêmement brefs et atteindre des résolutions spatiales de plus en plus importantes

Vincent Laude est le responsable de l'équipe MINANO.

Groupes de recherche

Micro-Instrumentation
Thermographie à haute résolution dans le proche infrarouge (image optique en haut et image thermique en bas).

(24 ACL, 5 conférences invitées) — Le groupe Micro-instrumentation a continué à produire des résultats scientifiques de premier plan dans son domaine d’expertise que sont les microscopies en champ proche ou en champ lointain (acoustique, thermique, thermo-élastique et électromagnétique). Nous avons en particulier développé un nouveau type de sonde locale pour la microscopie à modulation de force permettant de quantifier finement l’interaction sonde-objet. Dans le domaine de la microscopie thermique plein champ, les résultats obtenus notamment du point de vue de la résolution sont au meilleur niveau mondial (environ 10 mK dans le proche infrarouge). De plus, nos réalisations en microscopie à sondes thermiques locales par microthermocouple, fonctionnant en mode passif ou actif (méthode 2omega), sont également de premier plan. Par ailleurs, nos différentes collaborations au niveau français et suisse nous permettent de développer des capteurs multiphysiques innovants à haute résolution (microbolomètres haute résolution THz à température ambiante, micro-antennes électromagnétiques à concentration de champ).
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Nanosciences
Image STM d'un auto-assemblage sur semi-conducteur

(24 ACL, 4 conférences invitées, 2 best paper awards) — Le groupe est spécialisé dans l’étude d’interfaces organique/inorganique par microscopie en champ proche et sous ultravide. Nous avons montré, à l’encontre de ce qui était annoncé, qu’il était possible de déposer certaines molécules pi-conjuguées sur silicium sans formation de liaison covalente mais en privilégiant des interactions faibles, de types électrostatiques et supramoléculaires, qui préservent les propriétés des molécules. Ces résultats majeurs ont permis d’observer des molécules isolées et auto-assemblées stables à température ambiante aussi bien sur des surfaces très réactives comme le Si(111)-7x7 que passivées comme le Si(111) dopé B. En quatre ans le groupe s’est hissé à la hauteur des plus grandes équipes internationales du domaine et a déjà réalisé des mémoires moléculaires réversibles à température ambiante.
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Cristaux phononiques
5 microns Cristal phononique en Si

(28 ACL, 16 conférences invitées, médaille de bronze du CNRS 2007, best student paper award) — Nous avons été les premiers à démontrer expérimentalement l'existence de bandes interdites complètes pour les ondes de surface dans les cristaux phononiques. Nos réalisations, dans le niobate de lithium et le silicium, ont été parmi les premières à faire appel aux nanotechnologies et à prouver la viabilité de composants phononiques hypersoniques (périodes de l'ordre du micron, fréquences dans le domaine RF). Nous avons par ailleurs maintenu notre position internationale dans le domaine des modèles phononiques (calcul des structures de bandes). A travers des collaborations internationales ou avec le département d'Optique (projet transverse), nous avons participé à des résultats de premier plan sur la diffusion Brillouin dans les fibres optiques microstructurées (notre apport consistant dans la description des phonons guidés par ces fibres et la modélisation des interactions élasto-optiques).
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