Yuning LEI : "Origami nanorobotique déployé en bout de fibre"

Résumé : Le besoin de systèmes de caractérisation et de manipulation fonctionnant à très petite échelle émergent en raison de l'intérêt de la recherche et des industriels pour de nombreux micro- et nano-objets. Ces besoins sont considérables et couvrent un large éventail d'applications. Les robots de nanopositionnement commerciaux actuellement disponibles présentent de fortes limitations en termes d'espace de travail et de répétabilité en raison de leur grande différence de taille avec l'objet. Cette thèse à consister à étudier une nouveau paradigme de génération de mouvement robotisés pour les application à l'échelle nanométrique. L'approche originale proposée est basée sur le déploiement d'une structure origami 3D actionnée par laser à l'extrémité de la fibre optique dans un Microscope Electronique à Balayage (MEB). Cela implique de couper, plier, assembler une structure origami en silice à l'aide d'un Faisceau d'Ions Focalisé (FIB), et de générer son déploiement à l'extrémité de la fibre optique en utilisant le flux optique. Des joints élastiques en silice fabriqués par pliage induit par FIB sont proposés pour être utilisés comme joints robotiques. La méthode de fabrication contrôlable et répétable des joints en origami est étudiée. Une structure polyarticulée composée des joints en origami est étudié expérimentalement. La taille de la structure apparaît disruptive car inférieure à 50 μm en largeur totale typique. Elle permet pour la première fois le transfert de mouvement dans un grand espace de travail de 57 μm carrés avec une excellente répétabilité: écarts types de 227 nm et 216 nm dans les directions x et y, respectivement. Enfin, une étude de cas d'un préhenseur sub-50 μm ultra-compact avec l'actionnement intégré et se déployant à l'extrémité d'une fibre optique étirée est démontrée. Ces résultats ouvrent la voie à des nouvelles structures polyarticulées issues du pliage FIB comme base pour la prochaine génération nanorobotique.

Composition du jury :

M. Yassine HADDAB Professeur des universités Université de Montpellier Rapporteur
M. Sinan HALIYO Maître de conférences Sorbonne Université Rapporteur
M. Pierre RENAUD Professeur des universités INSA Strasbourg Examinateur
M. Skandar BASROUR Professeur des universités Université Grenoble Alpes Examinateur
M. Jean-Yves RAUCH Ingénieur de recherche Université Bourgogne Franche-Comté Co-directeur de thèse
M. Cédric CLÉVY Maître de conférences Université Bourgogne Franche-Comté Directeur de thèse

Localisation : Amphithéâtre J-J Gagnepain - Institut FEMTO-ST, 15B, Avenue des Montboucons - 25000 Besançon