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MINAMAS

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Contexte

L’équipe de recherche MINAMAS (MIcro-NAno-MAtériaux et Surfaces) a été créée en 2006 et est composée à ce jour de 16 personnes (chercheurs, enseignants chercheurs...) réparties sur plusieurs sites géographiques (Belfort, Besançon, Montbéliard et Sevenans). Elle comprend un nombre variable de doctorants, post-doctorants et stagiaires issus de différentes formations scientifiques. Le point fort de cette équipe pluridisciplinaire est son expertise dans le domaine des films minces et également ses moyens expérimentaux propres qui sont supportés par des travaux de modélisation et de simulation numérique.

Objectifs et Thématiques scientifiques

Le groupe MINAMAS (MIcro-NAno-MAtériaux et Surfaces) a pour objectif de développer et d'apporter des connaissances sur certains types de films minces et nanomatériaux, pour des applications dans les domaines des micro- et nano- systèmes ainsi que pour la production ou la transduction d’énergie.

Les recherches menées par le groupe se concentrent autour des thématiques suivantes :

› Structuration de films minces métalliques et semi-conducteurs aux échelles micro- et nanométriques : élaboration et étude des matériaux sous forme de films minces nanostructurés (multicouches, nanocomposites, nano-architecturés), avec des gammes de propriétés physiques étendues et spécifiques (typiquement propriétés optiques et de conduction électrique) afin de les relier aux caractéristiques structurales des films.

› Mécanosynthèse d’intermétalliques et caractérisation de leurs propriétés de stockage d’hydrogène : compréhension des mécanismes d’absorption et de restitution de l’hydrogène par les métaux et alliages nanocristallins élaborés par mécanosynthèse, en comparaison avec leurs homologues conventionnels polycristallins.

›Développement et caractérisation de micro-capteurs chimiques reposant principalement sur l’utilisation de films minces sous forme de nanofils, de nano-arbres ou poreux (SnO2, WO3, ZnO, La1-x-yAgxSryCoO3 …). Les matériaux étudiés permettent l’élaboration de microsystèmes pour la détection de différentes molécules en phase gazeuse. Cette thématique trouve de nombreuses applications dans les domaines de la qualité de l’air (intérieur/extérieur), le biomédical, l'industrie du gaz et du pétrole, ainsi que la préservation du patrimoine

› Matériaux pour l’énergie sous forme de film minces. Les domaines d’applications sont : le photovoltaïque (matériaux oxydes de diverses structures notamment perovskite), la thermoélectricité (semi-conducteurs de type n ou p tels que Mg2Sn, Mg2Si, Mg2Si1-xSnx, …), les piles à combustible à oxyde solide : conducteur ionique anionique (GDC, YSZ...), conducteur ionique protonique (BCZY, BCY...) et conducteur mixte (matériaux de structure K2NiF4). Un aspect modélisation est également mené sur cette thématique.

Matériaux pour les sollicitations extrêmes sous forme de films minces pour la protection contre la corrosion (empilement métallique à base d’aluminium ou autre métal), amélioration des propriétés de surface par la réduction du coefficient de frottement et/ou l’augmentation de la dureté (nitrure et/ou carbure de métaux de transition, composé ternaire…), nucléaire (alliage à haute entropie...).


Savoir-faire

› Maitrise des procédés d'élaboration et de structuration, en particulier techniques PVD conventionnelles (pulvérisation cathodique magnétron et arc cathodique), les techniques plus récentes GLAD, RGPP, HIPIMS, ainsi que la mécanosynthèse. 

› Génération d’atmosphères contrôlées de laboratoire pour la caractérisation de micro-capteurs chimiques.

› Modélisation, prévision et compréhension des procédés d'élaboration et des comportements multiphysiques des matériaux fonctionnels, par des méthodes allant des simulations ab-initio (DFT) à des modèles analytiques de type milieux continus (jusqu’au second gradient de la déformation dans des semi-conducteurs soumis à un champ électrique), en passant par diverses méthodes numériques permettant de faire le lien entre le discret de l’échelle atomistique et les théories basées sur la physique des milieux continus.

› Maitrise des techniques de caractérisation des matériaux pour diverses applications. Les dispositifs expérimentaux de caractérisation sont accessibles via la plateforme SURFACE

Dernière modification :
26/05/2020