journées nationales nanosciences & nanotechnologies · électroniquement par des cathodes en...

J3NJournées Nationales Nanosciences

& Nanotechnologies

12, 13 et 14 novembre 2014 - école Normale Supérieure - Lyon

2 J3N - 12,13,14 novembre 2014

SOMMAIREJournées Nationales Nanosciences et Nanotechnologies 1

Programme 2

Remise des prix C’Nano 6

Présentations des conférences plénières

Nanoparticules Organométalliques : de la chimie pour la physique et de la physique pour la chimie Bruno Chaudret 7

Nanosondes en Gadolinium pour le théragnostic afin d’améliorer la radiothérapie Olivier Tillement 8

Couches bidimensionnelles de Si sur substrats d’argent : silicène ? Laurence Masson 9

Nanoscience en GaN Jean-Yves Duboz 10

Systèmes MicroElectroMécaniques (MEMS) organiques Isabelle Dufour 11

Théories de perturbation à N-corps pour les propriétés électroniques et excitoniques de systèmes moléculaires Xavier Blase 13

Film minces organiques électrodéposés pour la fabrication de nano-composants Bruno Jousselme 14

Lasers à cascade quantique (THz) : un terrain de jeu pour de nouveaux concepts photoniques avancés Raffaele Colombelli 15

Nanotubes de peptides : du fondamental à l’appliqué avec l’ANR Franck Artzner 16

Matériaux nanostructurés pour le stockage électrochimique de l’énergie Patrice Simon 17

Intégration monolithique par MBE d’oxydes complexes ferroélectriques sur semiconducteurs - potentiel pour dispositifs basse consommation Catherine Dubourdieu 18

Retournement d’aimantation par faisceau laser polarisé – vers une nouvelle forme d’écriture de l’information Stéphane Mangin 20

Répartition des posters par thématique 22

Comité scientifique et équipe d’organisation 25

J3N - novembre 2014 - Lyon 1

Journées nationales nanosciences et nanotechnologies Les Nanosciences et Nanotechnologies font partie des technologies génériques clés reconnues par l’Europe dont la maîtrise et la disponibilité participeront au maintien et à la création d’emplois.

Elles font l’objet d’investissements importants de la part de nombreux pays à travers leurs programmes de recherche et développement.

Depuis 2005, l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) a financé plus de 400 projets dans le domaine des Nanos. Ces recherches ont permis de faire émerger de nouvelles connaissances, de nouvelles technologies et de renforcer l’excellence nationale dans ce domaine.

Chaque année, les journées Nationales Nanosciences et Nanotechnologies (J3N) sont organisées conjointement par l’ANR et les C’Nano. Evènement reconnu comme référence au niveau national, les J3N 2014 seront l’occasion d’échanges entre les acteurs académiques, institutionnels et industriels.

Articulées en conférences plénières et sessions parallèles, ces journées permettront d’aborder les enjeux internationaux et industriels des nanosciences et technologies, mais aussi de présenter les résultats des travaux de recherche soutenus par l’ANR au titre des appels à projets lancés sur la période 2010-2012.Les thématiques abordées sont variées : chimie, ingénierie, physique, sciences de la matière et des matériaux et s’appliquent à des domaines sociétaux aussi divers que l'électronique, l'informatique, l'énergie, la biologie, la médecine et l'environnement.

2 J3N - novembre 2014 - Lyon

Programme mercredi 12 novembreM

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in9h30 Accueil

introduction

10h00 11h00

Discours d’ouverture

11h05

Session plénièreBruno Chaudret : nanoparticules organométalliques : de la chimie pour la physique et de la physique pour la chimie Olivier Tillement : Nanosondes en Gadolinium pour le théragnostic afin d’améliorer la radiothérapie

12h30 Pause déjeuner

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14h00 Sessions thématiques : présentation des projets ANR

Synthèse de nano-objets

NanoMagnétisme / Spintronique

Physique et chimie théorique

Instrumentation / Métrologie

GAMES : Jean-Marc L’Hermite Croissance d’Agrégats et Fusion : nouvelles Avancée

DYNAMECS : Salia Cherifi Processus dynamiques dans des matériaux magnétoélectriques

GLASNOST : Manuel Houzet Lois générales pour la supraconductivité mésoscopique en régime hors d’équilibre non-stationnaire

NanoHEAT : Olivier Chapuis Mécanismes des transferts de chaleur à l’échelle nanométrique et optimisation

MIGRANI : Fabienne Testard MIcrofluidique pour GRaines d’ANIsotropie

ELECTRA : Alexandre Bataille Pilotage électrique de l’ordre antiferromagnetique dans les nanostructures

POSTIT : Claire Marrache Systèmes bidimensionnels désordonnés : états fondamentaux

NANOMORPH : Mohamed Bizi Morpho-granulométrie et concentration volumique des nanotubes/nanofils en voie liquide

SupraJanus : Olivier Colombani nanocylindres supramoléculaires formés par association de polymères à blocs amphiphiles promoteurs de liaisons hydrogène

ESPERADO : Gilles Gaudin effets du couple de transfert de spin et des champs Rashba et Oersted sur la dynamique de parois

INANOPROCE : Iann Gerber Une étude théorique des propriétés physico-chimiques de nanoparticules de Fer: Effets de l’environnement chimique

3D BROM : Gilles Tessier Microscopie holographique 3d et mouvement brownien

HIMO2 : Antoine Thill Imogolites hybrides et fabrication de membranes ayant une nanostructuration optimisée

NOMILOPS : Manuel Bibes nouvelles interfaces magnétoélectriques pour la spintronique faible puissance

FRAMOLSENT : Arne Keller Une étude théorique du rôle de la liaison chimique sur la réponse raman et la fluorescence d’un système hybride molécule-nanoparticule semi-conductrice

OSIRIS : Bertrand Simon optical-Scanning isotropic-resolution imaging System

CLUSTOP : Fabien Grasset nanoparticules de silice multifonctionnelles à architectures complexes à base de clusters de métaux de transitions pour des applications en biotechnologies

DIPMEM : Fabien Clermidy conception et démonstration d’une IP numérique basée sur des mémoires émergentes non-volatiles

Quandyde : Jacqueline Bloch dynamique quantique de condensats de polaritons excitoniques

HiResAFM : Ludovic Bellon Mesures de force d’adhésion à haute résolution

NMGEM : nanomagnétisme sur Graphène epitaxié sur Métaux

Supergraph : Claude Chapelier effet de proximité supraconducteur dans le graphene

NeoTissage : Guy Schlatter Micro-tissage 3d de nanofibres par électrospinning. Conception et fabrication de nouvelles biopuces nano-structurées pour l’ingénierie tissulaire

16h00 Pause

16h20

Session plénièreLaurence Masson : Couches bidimensionnelles de Si sur substrats d’argent : silicène ?Jean-Yves Duboz : nanoscience en GanIsabelle Dufour : Systèmes MicroelectroMécaniques (MeMS) organiques

17h30 Remise du prix C’NANO

18h30 Cocktail C’NANO


Programme Jeudi 13 novembre / matinJe

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in9h00

Session plénièreXavier Blase : Théories de perturbation à N-corps pour les propriétés électroniques et excitoniques de systèmes moléculairesBruno Jousselme : Film minces organiques électrodéposés pour la fabrication de nano-composantsRaffaele Colombelli : Lasers à cascade quantique (THz) : un terrain de jeu pour de nouveaux concepts photoniques avancés

10h30 Intersession – 10 minutes


Réactivité des nano-objets

Nanotechnologies pour l’énergie

Composants optiques

Nanotox-Ecotox

IPQCS : Jérémie Leonard Études des mécanismes de la photoisomérisation de commutateurs moléculaires biomimétiques par la manipulation des cohérences vibrationnelles

PICASSO : Stéphane Mery Auto-organisation et optimisation de la génération de charges dans des co-oligomères à blocs donneur-accepteur pour des applications photovoltaïques

INSCOOP : Michel Gendry intégration de Nanofils III-V sur SOI pour connections optiques sur Puce

MESONNET : Jean-Yves Bottero Utilisation de mésocosmes terrestres et aquatiques en réseau pour l’évaluation du risque associé à la dispersion de nanoparticules manufacturées

CYCLOMAT : Anne Ponchel MATériaux carbonés méso-structurés utilisant des précurseurs cYcLodextrines pour l’oxydation catalytique du HMF

PIEZO2POWER : Christophe Malhaire nouveaux Microgénérateurs piézoélectriques à récupération d’énergie vibratoire à hautes performances pour applications en électronique nomade

DELTA : Roland Teissier developpement de Lasers Terahertz Antimoniures

TITANIUMS : Hervé Seznec Mécanismes d’internalisation et de toxicité des nanoparticules d’oxyde de titane dans des organismes multicellulaires eucaryotes

SPRINT : Manuel Dossot vers la réactivité photo-induite sélective des nanotubes de carbone mono-parois

PvCoNANO : Zhuoying Chen cellules photovoltaïques à base de nanocristaux colloïdaux

GRAAL : Philippe Boucaud Laser de la colonne iv basé sur le germanium dopé n contraint en tension

NanoZnOTox : Raphaël Schneider bioperception, toxicité et stabilité de quantum dots d’oxyde de zinc

IMAGINOXE CHEMINOXE : Valérie Potin iMAGerie chimique de nouveaux oXydes pour l’Energie

FIDEL : Stéphanie Gaurigan NanoFIls d’InGaN pour la réalisation de diodes electroluminescentes

Reflex : Bernard Cathala Couches semi-réflectives colorées pour la détection d’activité enzymatique

MIDAS : Olivier Gauthier-Lafaye diodes laser multiplexées en longeur d’onde pour la spectroscopie moyen infrarouge

UVLamp : Stephen Purcell Ultra Violet à base de nanostructures en iii-nitrures, pompées électroniquement par des cathodes en nanotubes de carbone

12h40 Pause déjeuner


Programme Jeudi 13 novembre / après-midiJe

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14h00

Session plénièreFranck Artzner : Nanotubes de peptides : du fondamental à l’appliqué avec l’ANR Patrice Simon : Matériaux nanostructurés pour le stockage électrochimique de l’énergie

15h30 Intersession – 10 minutes


17h20

Organisation de nano-objets

Nanoélectronique Nanophotonique Applications pour la santé

NANOCRISNET : André-Jean Attias Plate-forme multifonctionnelle pour la l’élaboration de réseaux de nanocristaux organisés a longue distance

REFLEX : Damien Deleruyelle Mémoires resistives sur support FLEXible

MASSTOR : Ségolène Olivier Modulateur électro-optique assisté par plasmon

COPPER NANO-PINCERS : Aline Nonat nanomatériaux marqués au 64cu pour le diagnostic et la radiothérapie

SANAM : Claude Henry Auto-assemblage de nanoparticules et formation de structures de composites de micro-nanoparticules

PWTELEMAN : Florent Calvayrac Time dependent electronic dynamics in molecules and nanosystems

DNAntenna : Sébastien Bidault Antennes optiques Assemblées sur ADN : spectroscopie exaltée, capteurs et photothermie

CYDEXCAR : Denis Wouessi Nanoassemblages à base de cyclodextrines bioestérifiées: applications potentielles en nanomédecine

COME-ON : Celine Fiorini contrôle optique du Mouvement et de l’Organisation de nanoparticules

MAD-FIZ : Vincent Sallet Maîtrise du dopage dans les nanofils semiconducteurs : cas de l’oxyde de zinc

NANOFLAM : François Courvoisier contrôle de la FiLAMentation et de la génération de plasma avec les impulsions non-diffractantes femtoseconde en régime nonlinéaire. Applications à la nAno-structuration laser à ultra haut rapport de forme

NANOTHER : Alberto BiancoHybrides multifonctionnels à base de nanotubes de carbone et de nanoparticules d’oxyde de fer fonctionnalisés pour des applications en imagerie et en thérapie

THERMA3D : Emmanuel Ollier interposeur 3d pour le management thermique

XDISPE : Vincent Favre-Nicolin imagerie par diffraction des rayons X de nano-objets uniques pour la photonique et l’électronique

TWINS : Nicolas Bonod Architectures hybrides pour des antennes brillantes et directionnelles

Nanosqualonc : Liliane Massade nanovectorization par squalénisation d’agents anticancéreux dans les cancers à oncogènes de jonction

Polhydraft : Vanessa Prevot Croissance d’une couche polymère autour de particules anisotropes d’Hydroxydes Doubles Lamellaires (HdL) par un procédé rAFT et de polymérisation en émulsion

HD STRAIN : Martin Hytch Métrologie 3d de déformation cristalline dans des nanostructures pour l’électronique

NASTAROD : Laurent Dupont dispersions de nano-particules pour les composants optiques reconfigurables

NANOSCREEN : Sébastien Deshayesnanoparticules peptidiques pour la vectorisation de biosenseurs Fluorescents associés au diagnostique non-invasif in cellulo

17h30 Session posters 19h30 Cocktail dinatoire


Programme vendredi 14 novembrev

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in09h00 Sessions thématiques : présentation des projets ANR

11h00

Capteurs / NEMS Spintronique / NanoMagnétisme

Photonique / Optique quantique

Applications en santé

Metrograph : Benoit Jouault Metrology de l’Effet Hall Quantique dans le graphène

MARVEL : Gregoire Deloubens Spectroscopie de force par résonance magnétique d’une nanoparticule magnétique individuelle

ADVICE : Jean-François Roch Applications innovantes des centres colorés nv du diamant

TheraGuIma : Stéphane Roux nanoparticules multifonctionnelles pour la radiothérapie guidée par imagerie

FUNGRAPH : Bernard Doudin Fabrication et applications des dispositifs de graphène fonctionnalisés

MAGIC CARPET : Sylvain Latil dispositifs à magnétorésistance tunnel basés sur les propriétés de films ultra-minces de nacl

PEROCAI : Emmanuelle Deleporte Pérovskites en cavité

PDTX : Marc Verelst nanoplateformes actives pour thérapie photodynamique

CANOE : Catherine Gilles-Pascaud capteurs magnétiques à base de nano-composants pour l’évaluation non destructive

EMA : Franck Vidal Nanofils magnétiques en matrice

MINOTORE : Antoine Heidmann Micro et nano-optomécanique en régime quantique

PECSDDeli : Thierry Delair développement de olloïdes intelligents pour la délivrance mucosale de principes actifs

MADNEMS : Hélène Lhermet Microphone A détection par jauge neMS

SPINNOVA : Marie-Claire Cyrille dispositifs SPintroniques innovAnts : des excitations collectives vers les systèmes microondes miniaturisés

WIFO : Jean-Philippe Poizat Composant d’optique quantique avancée basé sur un fil photonique

THERMOSPIN : Christian Bergaud Nanoparticules bistables pour l’imagerie thermique à haute résolution spatiale et temporelle

SISTER : Yuan Lu contrôle electrique de l’injection de spin dans les spin-Leds par effet de spin-transfert sans champ magnétique

EXTREME : Valia Voliotis eXciTation resonnante de boîtes quantiques seMiconductrices pour la génération d’états non classique de la lumière (eXTreMe)

Nanothermotherapy : Damien Alloyeau nanogénérateurs de chaleur pour l’hyper-thermie thérapeutique : capacité de chauffage et biodégradation

RSV-NanoViaSkin : Nathalie Donne nouvelle stratégie vaccinale sous-unitaire contre le vrS chez les nourrissons, par voie épicutanée : preuves de concept précliniques

Pause

11h20

12h20

Session plénièreCatherine Dubourdieu : Intégration monolithique par MBE d’oxydes complexes ferroélectriques sur semiconducteurs - potentiel pour dispositifs basse consommationStéphane Mangin : Retournement d’aimantation par faisceau laser polarisé – vers une nouvelle forme d’écriture de l’information


remise des Prix de thèse c’nano nationaux 2014

mercredi 12 novembre 2014 à 17h30

amphithéâtre mérieux

Depuis 2009, le réseau C’Nano - NanoSciences France(1) organise annuellement des Prix de thèse nationaux récompensant les meilleures thèses soutenues au sein d’une Université ou Ecole d’ingénieurs française et adressant les aspects fondamentaux, interdisciplinaires ou appliqués des nanosciences et nanotechnologies. La Société Française de Physique (SFP) est associée aux prix depuis leur création. Les dossiers des candidats sont présélectionnés par un comité scientifique au sein de chaque C’Nano régional du réseau puis transmis à un jury national constitué de personnalités extérieures et présentant des expertises variées.

En 2014, le jury était composé des membres suivants :

Alain FONTAINE, Président du Jury (Président de la Fondation nanosciences et de la SFP)

Patricia PINEAU, vice-Présidente du Jury (Directrice de communication scientifique chez L’Oréal)

Maité COPPEY-MOISAN (iJM, cnrS- UMr 7592)

Claire DUPAS (enS cachan)

Jean-Paul DURAUD (dSM, ceA Saclay)

François GAUTIER (iPcMS, cnrS- UMr 7504)

Isabelle SAGNES (LPn, cnrS- UPr 20)

Dominique THOMAS (STMicroelectronics)

Les 4 lauréats 2014 ont été sélectionnés sur les couleurs de Prix suivantes :

2 Prix de thèse « recherche Fondamentale » :

- Dr Zheng HAN, présenté par le C’Nano Rhône-Alpes-Auvergne, pour ses travaux de thèse intitulés « Macroscopic CVD Graphene for Nano-electronics : from growth to superconducting quantum phase transitions » et réalisés à L’Institut Néel (CNRS- UPR 2940) sous la direction de Vincent BOUCHIAT

- Dr Dimitrii TANESE (présenté par le C’Nano Ile-de-France) pour ses travaux intitulés «Dynamique non-linéaire de gaz de polariton unidimensionnels dans des microcavités semiconductrices» et réalisés au LPn (cnrS-UPr20) sous la direction de Jacqueline bLocH

2 Prix de thèse « recherche interdisciPlinaire » :

- Dr Fred ETOC (présenté par le C’Nano Ile-de-France) pour ses travaux de thèse intitulés «Vers un Contrôle Magnétique de la Polarité Cellulaire» et réalisés au laboratoire Kastler Brossel (ENS-CNRS UMR 8552) puis à l’Institut Curie (CNRS-UMR168) sous la direction de Maxime DAHAN.

- Dr Tristan PETIT (présenté par le C’Nano Ile-de-France) pour ses travaux de thèse intitulés «Modifications de surface des nanodiamants : compréhension des mécanismes d’échanges électroniques et mise en évidence d’un effet thérapeutique» et réalisés au Laboratoire Capteurs Diamant du CEA LIST- Saclay sous la direction de Jean-charles ArnAULT.

(1) C’Nano-NanoSciences France est un réseau national de recherche créé par le MESR, le CNRS et le CEA.

directeur : Ariel LevenSon - contact : [email protected] - Tél. : 01 69 63 61 01 - Site web : www.cnano.fr

mailto:[email protected]

http://www.cnano.fr


Présentations des conférences PlénièresnanoParticules organométalliques : de la chimie Pour la Physique et de la Physique Pour la chimie

Bruno Chaudret, membre de l’Académie des sciences

Bruno Chaudret a été élu membre de l’Académie des Sciences en 2005. Après une formation en chimie organométallique à l›Imperial College de Londres avec Geoffrey Wilkinson, il s’est intéressé à la mise au point de méthodes de synthèse de composés de coordination riches en hydrogène. Il a été l’un des premiers à synthétiser des molécules dans lesquelles l’hydrogène est lié au métal sans dissociation de la liaison H-H. Ce mode de coordination est à l’origine de processus d’échanges d’hydrogène qui peuvent être classiques ou «quantiques». Au début des années 1990, Bruno Chaudret a utilisé une méthode semblable pour synthétiser en milieu organique des nanoparticules de métaux ou d’oxydes par condensation d’atomes métalliques en solution. Ces nouveaux nano-objets présentent des propriétés intéressantes dans divers domaines : catalyse, magnétisme, optique, micro- et nano-électronique. Les applications les plus prometteuses concernent leur utilisation dans des procédés actuels de la micro-électronique pour la réalisation de capteurs, composants passifs intégrés, connectique...

Formation et carrière

► 1975 Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Paris

► 1977 Ph. D., A l’Imperial College of Science and Technology à Londres

► 1979 Docteur d’État, université Paul Sabatier à Toulouse

► 1977-1989 Attaché de recherche au CNRS, puis chargé, puis maître de recherche

► 1989- Directeur de recherche au CNRS

► 2004-2007 Sous-directeur du Laboratoire de chimie de coordination du CNRS à Toulouse (LCC) (UPR 8241)

► 2007- Directeur du LCC

Autres fonctions

► Membre de la Société française de chimie

► Membre de l’American Chemical Society

► 2001-2005 Membre du Conseil scientifique du département des sciences chimiques du CNRS

► Depuis 2007 Président du Conseil scientifique de l’Institut français du pétrole (IFP)

Distinctions et Prix

► Seaborg Lecturer, University of California, Berkeley (2002)

► East Chem Professor, Edimbourg (2006)

► Prix de la division «Chimie de coordination»de la Société chimique de France (1982)

► Médaille d'Argent du CNRS (1997)

► Premier Prix du 18e Concours régional de l’innovation de Midi-Pyrénées (1998)

► Prix Miguel Catalan-Paul Sabatier de la Real Sociedad Espanola de Quimica et de la Société française de chimie (1999)

► Prix A.-V. Humboldt-Gay-Lussac (2006)

► Prix Sir Geoffrey Wilkinson de la Royal Society of Chemistry (2008)


nanosondes en gadolinium Pour le théragnostic aFin d’améliorer la radiothéraPie

intervenant : olivier Tillement, iLM, UMr 5306, Université Lyon 1

Un nouveau type de nanoparticules à base de Gadolinium (AGuIX®) a récemment été développé pour la radiothérapie guidée par IRM. Ces nouvelles particules consistent en un réseau de polysiloxane enrobé par un certain nombre de complexes chélatés de gadolinium (entre 5 et 10 unités). Grâce à leur petite taille (<5 nm), les nanoparticules d’AGuIX présentent une biodistribution quasi idéale pour des objectifs diagnostiques et thérapeutiques. En effet, même si une proportion significative de ces nanoparticules s’accumule dans les tumeurs, le reste est rapidement éliminé par le chemin rénal.

Les particules d’AGuIX ont prouvé leur efficacité en tant que radiosensibilisateurs dans une grande variété de scénarios expérimentaux in vitro, notamment différentes lignées de cellules radiorésistantes, énergies d’irradiation et sources de radiation. Les études pré-cliniques ont aussi permis la démonstration de l’impact de ces particules sur différentes tumeurs hétérotopiques et orthotopiques, avec à la fois des circuits d’injection intra-tumorale ou intraveineuse. Un effet thérapeutique significatif a été observé dans ces différents contextes.

Légende : Illustration de l’action du composé théranostic IRM-Radiosensibilisant

Biographie d’Olivier Tillement :

Diplômé de l’Ecole Normale Supérieure - Ulm, le parcours d’Olivier Tillement s’est poursuivi par un doctorat à l’Université Pierre et Marie Curie sur les « Nasicons à valences mixtes, synthèse et caractérisation », par un post-doctorat à Boston puis par un poste de maître de conférences à l’Institut National Polytechnique de Lorraine. Titulaire d’une Habilitation à Diriger les Recherches (HDR) en 1998, Olivier Tillement est, depuis 2000, professeur à l’Université Claude Bernard de Lyon. Il est également responsable de l’équipe Formation Elaboration de NaNoparticules Et Cristaux (FENNEC) à Institut Lumière Matière (UMR 5306). Co-auteur de plus de 150 publications et de 25 brevets, il est également co-fondateurs de 3 sociétés (AXINT, Nano-H et Fibercryst) qui ont chacune été lauréates au concours Ministères recherche et nouvelles Technologies en 2003, 2004 et 2007.


couches bidimensionnelles de si sur substrats d’argent : silicène ?

Intervenant : Laurence Masson, maître de conférences à l’Université d’Aix-Marseille

Le fort engouement suscité par la synthèse du graphène et ses perspectives d’applications a incité les scientifiques à étudier d’autres couches bidimensionnelles de matériaux du groupe IV, analogue au graphène, c’est-à-dire possédant une structure hexagonale et une hybridation sp2. Dans ce contexte, le silicène, l’équivalent du graphène pour le Si, a reçu, au cours des cinq dernières années, une attention particulière autant d’un point de vue fondamental qu’appliqué, compte-tenu de sa potentielle compatibilité avec les architectures électroniques actuelles. Le silicène ne pouvant être obtenu par exfoliation, comme cela a été initialement réalisé pour le graphène, d’autres méthodes de synthèse comme la croissance épitaxiale sur des substrats non miscibles et interagissant peu avec le Si ont été explorées. Ainsi, la synthèse de silicène a été reportée pour la première fois dans le cas de la croissance de Si sur substrats d’argent. Dans cet exposé, il sera présenté une revue des résultats contradictoires publiés sur le système Si/Ag en regard des propriétés spécifiques liées au silicène. Il sera notamment montré que l’interprétation des propriétés structurales, électroniques et optiques de ce système doit tenir compte de l’interaction du Si avec le substrat d’argent. En marge de ces études, il sera montré que ces couches de Si peuvent être avantageusement utilisées comme gabarits pour la croissance auto-organisée de réseaux ultra-denses de nanostructures.

Légende : Couche bidimensionnelle de Si sur Ag(110), composée d’un réseau de nanorubans (image STM).

Biographie de Laurence Masson

Laurence Masson est actuellement Maître de Conférences à l’Université d’Aix-Marseille et effectue ses activités de recherche au sein du centre interdisciplinaire de nanosciences de Marseille (cinaM). elle fait partie du comité de pilotage du C’Nano PAcA, en charge de la section «Formation». Titulaire du Magistère de Physique d’Orsay, elle a obtenu son doctorat en Physique des Solides à l’Université Paris XI en 1994 et l’Habilitation à Diriger des Recherches en Sciences des Matériaux à l’Université de la Méditerranée à Marseille en 2007. Elle est spécialiste en Physique des Surfaces et plus particulièrement en nanofabrication par voie bottom-up sur substrats métalliques et semi-conducteurs. Ses centres d’intérêt concernent la synthèse de nanoparticules possédant des propriétés structurales, magnétiques ou électroniques originales. elle est experte en caractérisation par microscopies en champ proche des nanostructures supportées.


nanoscience en gan

Intervenant : Jean-Yves Duboz, CRHEA

Après plus d’une décennie de recherche et développement principalement pour les LEDs puis les transistors RF et de puissance, les matériaux nitrures AlInGaN ont atteint une maturité qui leur permet d’attaquer des thématiques nouvelles. Les nanosciences en sont un exemple d’autant plus intéressant que GaN, qui présente de nombreux défauts quand il est préparé à l’échelle macroscopique, devient quasiment parfait et aussi bon que tout autre matériau comme le Si ou GaAs quand il est préparé à l’échelle nanométrique. De fait, les percées en nanoscience dans le domaine de GaN peuvent être rapides et impressionantes. Ces nanosciences se divisent en deux grandes tendances: la première cherche à utiliser la grande qualité de GaN préparé à l’échelle nano pour revisiter des thèmes traditionnels comme les LEDs, voire même à recréer des couches massives. La seconde voie cherche résolument à mettre à profit les spécificités physiques des nano-objets fabriqués pour adresser de nouveaux domaines.

Légende : Image par microscopie électronique à balayage de nanofils de GaN obtenus par épitaxie localisée

Biographie de Jean-Yves Duboz

Jean-Yves dUboZ est un spécialiste des propriétés électroniques et optiques des semiconducteurs et hétérostructures associées, notamment III-V, et de la physique des dispositifs optoélectroniques. Ancien élève de l’ENS Ulm (1983-1988), agrégé de physique, il obtient sa thèse de troisième cycle à l’Université Joseph Fourier, Grenoble en 1990, et son habilitation à diriger des recherches en 2001. Après sa thèse au Centre National d’Etudes des Télécommunications à Meylan (38), il passe une année (1990-1991) à IBM-T.J.Watson, Yorktown Heights, USA sur les transistors InGaAs/InAlAs, puis intégre le Laboratoire Central de Recherche de Thomson-CSF (devenu Thales) à Corbeville, Orsay (91). Responsable du Laboratoire de Physique des Composants, il part en 2001 au département optoélectronique du national research council du canada, ottawa. A son retour en 2002, il quitte Thales et intégre le cnrS pour prendre la direction du laboratoire CRHEA-CNRS, à Valbonne (06), situation qu’il occupe encore à ce jour. Il est auteur de 10 brevets et plus de 118 publications et plusieurs chapitres de livre. Il a développé les détecteurs infrarouges à transitions inter-sousbandes en GaAs/AlGaAs puis les détecteurs UV à base de AlGaN. Il a travaillé sur les lasers IR en nitrures dilués à 1.55µm et les lasers bleus à base de InGaN. Ses centres d’intérêt incluent aussi la polaritonique, mais également le transport vertical dans les hétéro-structures semi-conductrices. il coordonne la centrale régionale de nanofabrication de la région Provence Alpes Côte d’Azur. Enfin, il a été l’initiateur et est le coordinateur du Labex GANEX dédié aux nitrures. Il a été organisateur de plusieurs conférences scientifiques internationales comme ESLW et WocSdice.


systèmes microelectromécaniques (mems) organiques

Intervenant : Isabelle Dufour, Université de Bordeaux, IMS, UMR 5218, Talence

Les microsystèmes (MEMS) sont issus de l’industrie des semiconducteurs, et une conséquence directe est la prédominance du silicium comme matériau de base. Les recherches menées sur les MEMS durant les trois dernières décennies ont conduit à de nombreux succès commerciaux de MEMS en silicium (systèmes de vidéoprojection, buses d’imprimantes jet d’encre, accéléromètres pour airbag, etc.) et adressent maintenant différents domaines avec des acronymes anglophones tels que les optical MeMS, rF-MeMS, bioMeMS, neMS, … Plus récemment, de nouvelles recherches ont été initiées sur l’utilisation d’autres matériaux (SiC, diamant, III-V, céramiques, polymères). En fonction de l’application visée, ces matériaux sont associés à des MEMS en silicium ou constituent l’ensemble du microcomposant.

Les domaines de l’électronique et de l’optoélectronique s’intéressent à l’électronique organique (affichage, composants photovoltaïques, mémoires, transistors) et comme pour la microélectronique silicium, les MeMS organiques permettent l’ajout de fonctionnalités (capteurs, actionneurs) aux composants de base de l’électronique organique.

Les avantages principaux des MeMS organiques sont les suivants :

► Les matériaux organiques offrent une grande variabilité de propriétés mécaniques qui peuvent être ajustées, ils sont flexibles et supportent de larges déformations,

► Ils sont bas coût que ce soit en terme d’acquisition des matériaux et de procédés de mise en forme,

► Les substrats organiques ne sont pas forcément des wafers tels que pour le silicium, 4) le portfolio des procédés de microfabrication pour les MEMS organiques est beaucoup plus grand que celui des MEMS en silicium, avec notamment les méthodes d’impression Les matériaux organiques permettent des fonctionnalités chimiques, structurelles et biologiques qui ne sont pas disponibles dans les autres matériaux.

Le design, la caractérisation et des exemples d’application de structures basiques de MEMS organiques (micropoutres) dotées de dispositifs d’actionnement intégrés et/ou de mesures intégrées de déplacement feront l’objet de la présentation. Entre autre, des composites à base de polymères et de nanotubes de carbone utilisés comme jauges piézorésistives ou encore des copolymères piézoélectriques utilisés à la fois comme actionneurs piézoélectriques et comme transducteurs mécano-électriques seront introduits. Enfin, un prototypage rapide de composants mis au point en utilisant des procédés de fabrication originaux, bas coûts, et ayant un faible impact environnemental sera présenté.


Légende : Procédé de fabrication utilisant une imprimante à cutter. Résonateurs organique (PET) à transduction piézorésistive (SU8/CNT).

Biographie d’Isabelle Dufour

Diplômée en 1990 de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan, Isabelle Dufour a obtenu son doctorat et son Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) à l’Université Paris-Sud (Orsay) respectivement en 1993 et 2000. De 1994 à 2007, elle exerce en tant que chargée de recherche au cnrS, dans un premier temps à cachan sur la modélisation d’actionneurs électrostatiques (micromoteurs, micropompes), puis, après 2007, à Bordeaux sur des capteurs chimiques à base de microcantilevers. Elle est actuellement professeure en ingénierie électrique à l’Université de Bordeaux et ses recherches s’intéressent plus particulièrement au domaine des capteurs à base de microcantilevers pour la détection chimique, les mesures rhéologiques, la caractérisation de matériaux et la récupération d’énergie.


théories de Perturbation à n-corPs Pour les ProPriétés électroniques et excitoniques de systèmes moléculaires

Intervenant : Xavier Blase, Institut Néel, CNRS et Université Joseph Fourier, Grenoble

L’étude des propriétés électroniques et optiques de systèmes moléculaires est au cœur de nombreuses problématiques en nanosciences, de l’électronique ou spintronique moléculaire, au photovoltaïque organique ou hybride (cellules de Graetzel, nanotubes ou graphène fonctionnalisés, etc.) Les mécanismes élémentaires à l’œuvre dans ces systèmes nécessitent une description correcte des propriétés électroniques et optiques d’interfaces donneur/accepteur, avec en particulier la mise en œuvre de formalismes permettant l’étude des excitations à transfert de charge, c’est-à-dire des processus où l’électron photo-excité saute du donneur vers l’accepteur (dissociation de la paire électron-trou). Alors que les approches de simulation quantique ab initio « traditionnelles » (e.g. théorie de la fonctionnelle de la densité) rencontrent des problèmes conséquents pour décrire ces phénomènes, nous montrerons qu’une famille de techniques, dites théorie de perturbation à N-corps (GW, Bethe-Salpeter) permettent de traiter avec précision les ingrédients nécessaire à une approche prédictive. nous illustrerons ces progrès récents sur plusieurs exemples : (a) propriétés électroniques de systèmes organiques pour le photovoltaïque ou la biologie [1,2], (b) couplage « polaronique » entre les charges et les vibrations moléculaires [3,4] et (c) excitations optiques à transfert de charge [5,6].

Ce projet s’inscrit dans le cadre de l’ANR PANELS (AN-2012-BS04) rassemblant l’Institut Néel (Grenoble), l’Institut Lumière Matière (Lyon) et le cerMicS (ParisTech). Les calculs présentés ont été réalisés avec le code « Fiesta », un code GW/BSE massivement parallèle développé en partenariat entre l’Institut Néel et le CEA/INAC à Grenoble. Ces travaux ont principalement impliqué C. Faber (doctorante BDI CEA/CNRS, Néel), P. Boulanger (postdoc ANR, Néel), I. Duchemin (CEA/INAC), en collaboration également avec Prof. Côté (UQAM, Montréal) et Prof. E. Runge (Ilmenau, Allemagne).

[1] Blase, Attaccalite, Olevano, Phys. Rev. B 83, 115103 (2011).[2] Faber, Attaccalite, Olevano, Runge, Blase, Phys. Rev. B 83, 115123 (2011).[3] Faber, Janssen, Cote, Runge, Blase, Phys. Rev. B 84, 155104 (2011).[4] Ciuchi, Hatch, Hochst, Faber, Blase, Fratini, Phys. Rev. Lett. 108, 256401 (2012).[5] Duchemin, Deutsch, X. Blase, Phys. Rev. Lett. 109, 167801 (2012).[6] Duchemin and Blase, Phys. Rev. B 87, 245412 (2013).

Figure : profil énergétique des états excito-niques à transfert de charge à une interface donneur (P3HT)/ accepteur (C60). Calculs GW/Bethe-Salpeter (code Fiesta ; Blase, Duchemin, 2014 ; projet Européen PRACE 2013).

Biographie de Xavier Blase

Après une thèse en physique théorique à Uc berkeley sous la direction de Steven Louie, et un post-doctorat à Lausanne sous la direction de Roberto Car, Xavier Blase rejoint le CNRS en 1996 au LPMCN à Lyon. Il est aujourd’hui directeur de recherche à l’Institut Néel. Ses activités de recherche concernent la théorie en matière condensée avec en particulier l’utilisation et le développement des outils de simulation quantique dits ab initio au service de la compréhension, et parfois de la prédiction, des propriétés de systèmes d’intérêts variés en physique du solide et en nanosciences : nanotubes, graphène, nanofils, diamant et silicium dopés supraconducteurs, systèmes organiques pour le photovoltaïque et l’électronique moléculaire, etc. Il est responsable du GDR DFT et membre de la commission 05 du CNRS. Médaille d’argent CNRS 2008.


Film minces organiques électrodéPosés Pour la Fabrication de nano-comPosants

Intervenant : Bruno Jousselme, CEA Saclay, IRAMIS, NIMBE, Laboratoire d’Innovation en Chimie de Surfaces Et nanosciences, 91191 Gif-sur-Yvette

L’électronique moléculaire basée sur des molécules uniques connectées par au moins deux électrodes, promettait initialement de fournir des fonctions électroniques capables de surpasser en taille les limites actuelles de la technologie des semi-conducteurs classiques. Cependant, jusqu’à présent, aucun dispositif d’électronique moléculaire n’a été commercialisé car les questions concernant le transport de charge, l’adressage, la reproductibilité, la méthode d’accroche ainsi que l’intégration des systèmes moléculaires sont encore, sans conteste, au stade de recherches fondamentales. Le développement et l’optimisation de nano-composants (diodes, mémoires, switchs, isolants, ….) à base de films minces (6 to 12 nm) organiques semblent aujourd’hui une solution plus viable dû principalement à l’adressage de plusieurs centaines de molécules. L’utilisation de l’électrochimie, via la réduction des sels de diazonium, pour la fabrication des films minces nous semble un élément clé. Cette méthode présente les avantages de former des liaisons robustes (covalentes) entre les espèces greffées et les substrats fonctionnalisés (wafer, électrodes en or, carbone, etc…), de procéder par adressage électrique permettant ainsi la localisation de la fonctionnalisation et de contrôler le taux de greffage via le contrôle de la quantité de courant injectée. ce dernier point est particulièrement important car c’est le paramètre qui va permettre de contrôler l’épaisseur des films minces. De même, en fonction des applications envisagées différents sels de diazoniums présentant diverses structures ont été synthétisés, immobilisés et étudiés. Aussi, lors de cet exposé, deux exemples d’utilisation de films minces seront présentés : le premier pour la fabrication de films minces isolants et la passivation de wafer de Germanium ou d’Arséniure de Gallium et le deuxième sur la formation de film redox pour la fabrication de nano-memristors.

Biographie de Bruno Jousselme

La carrière de Bruno Jousselme a débuté au laboratoire d’Ingénierie Moléculaire et Matériaux Organiques (IMMO) UMR CNRS 6501 de l’université d’Angers. Après avoir suivi les cours du D.E.A de Chimie Fine de l’université de Nantes, il a effectué son stage de recherche dans le groupe «Systèmes Conjugués Linéaires» (SCL) sous la direction de Philippe Blanchard. Son travail a porté sur la synthèse et la caractérisation de fluorophores conjugués destinés à être utilisés en tant que matériaux actifs dans les diodes électroluminescentes.

Major du DEA de Nantes, il a obtenu une Bourse MENRT afin de préparer une thèse de doctorat (D’octobre 1999 à Octobre 2002) au sein du groupe SCL dirigé par Jean Roncali portant sur la synthèse de systèmes conjugués fonctionnalisés et de nanosystèmes dynamiques.

Afin de compléter sa formation de recherche, il a effectué un premier stage post doctoral (de décembre 2002 à Août 2004) à l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) au laboratoire de Fred Wudl l’un des leaders de la chimie des systèmes conjugués fonctionnalisés. Au sein de cette nouvelle équipe, son travail de recherche a porté sur la synthèse de dérivés fullerènes d’une part pour la réalisation de membranes dans les piles à combustibles et d’autre part pour la réalisation de monocouches auto-assemblées.

Un deuxième stage post doctoral (D’octobre 2004 à octobre 2006) au CEA de Grenoble sous la direction de Gérard Bidan lui a permis de travailler sur le développement de dispositifs optoélectroniques à base de nanotubes de carbone pour les cellules solaires organiques et l’électronique moléculaire.

Bruno Jousselme rejoint le CEA (depuis novembre 2006) et plus particulièrement le laboratoire de chimie des surfaces et interfaces (LCSI) dirigé par Serge Palacin. Dans ce laboratoire renommé LICSEN (Laboratoire d’innovation en chimie des Surfaces et nanosciences) et dirigé maintenant par vincent derycke, son travail concerne la synthèse de systèmes conjugués et la modification de surface pour des applications dans les domaines de l’électronique moléculaire et les énergies renouvelables.


lasers à cascade quantique (thz) : un terrain de Jeu Pour de nouveaux concePts Photoniques avancés

Intervenant : Raffaele Colombelli, Institut d’Electronique Fondamentale, Univ. Paris-Sud & CNRS, UMR 8622, Orsay.

Les lasers à cascade quantique sont des sources lasers à semiconducteurs versatiles qui sont capables de couvrir un spectre allant du moyen infrarouge jusqu’au THz. Ils doivent leurs caractéristiques intéressantes (par exemple leur agilité spectrale, leur puissance de sortie…) à des concepts puissants d’ingénierie de bandes électroniques.

D’un autre côté, et ce très récemment, l’application de techniques d’ingénierie de bandes photoniques a permis le développement de nouveaux résonateurs électromagnétiques qui, combinés à des lasers à cascade quantique, ont mené à leur amélioration. En particulier dans le domaine des THz, l’utilisation de résonateurs métalliques est particulièrement prometteuse.

Dans cette présentation, ces développements récents seront présentés ainsi que les problèmes que l’ingénierie de bandes photoniques peut adresser ou résoudre. Une vue d’ensemble des résultats les plus récents obtenus par la communauté scientifique des lasers à cascade quantiques seront proposés ainsi que leurs futurs développements.

Biographie de Raffaele Colombelli

Le domaine de recherche de Raffaele Colombelli est l’optoélectronique, les dispositifs quantiques et les structures à bande interdite photonique. Après un doctorat en physique à l’Ecole Normale de Pise (Italie), il a travaillé 4 ans comme post-doc à Bell-Labs, Lucent Technologies (USA). Ses travaux se sont focalisés sur la physique et la technologie des sources laser à cascade quantique.

Depuis 2004, il travaille à l’Institut d’Electronique Fondamentale (Université Paris Sud et CNRS, Orsay). Ses activités se focalisent sur les sources laser à grandes longueurs d’ondes (lointain infrarouge et THz) ; l’application des cristaux photoniques aux lasers à cascade quantique THz ; le développement de sources de lumières fonctionnant dans le régime de couplage fort lumière-matière.


nanotubes de PePtides : du Fondamental à l’aPPliqué avec l’anr

Intervenant : Franck Artzner, Directeur de recherche au CNRS à l’Université de Rennes.

La délivrance contrôlée de médicaments sur de longues périodes est un enjeu important pour les traitements de maladies chroniques ou des cancers. Il existe aujourd’hui très peu de formulations commerciales. Nous travaillons sur l’idée originale qu’un principe actif peut réaliser sa propre formulation en formant spontanément un gel. Ce principe a été validé puis commercialisé dans plus de 50 pays depuis 2003, avec une libération contrôlée permettant la présence du principe actif dans le sang plus d’un mois après l’injection. La compréhension des mécanismes moléculaires expliquant cette propriété sera présentée [Valery, PNAS 2003]. Les développements récents de ce concept vers de nouvelles molécules montreront, qu’avec le soutien de l’ANR, il est possible d’aborder des questions fondamentales [Tarabout, PNAS 2011] ayant des applications industrielles immédiates en pharmacie et à moyens termes en nanosciences [Pouget, Nature Materials 2007].

Légende : Comment contrôler le diamètre d’un nanotube entre 9 et 35nm, avec des modifications moléculaires de quelques Angstroem

Biographie de Franck Artzner

Franck Artzner, 45 ans, est directeur de recherche au CNRS à l’Université de Rennes. Après une formation d’ingénieur de l’ESPCI, puis une thèse en chimie organique au laboratoire de physique des solides d’Orsay, il a été formé en biophysique à Munich, puis en pharmacie à Chatenay-Malabry. Ses centres d’intérêts actuels portent sur les auto-assemblages bio-inspirés présentant plusieurs niveaux de complexité. Ses contributions clefs sont dans le domaine de la diffusion des rayons X pour résoudre des auto-assemblages variées. Il est actuellement très actif, en lien avec l’industrie et Maité Paternostre (CEA Saclay), sur la compréhension structurale d’auto-assemblages de peptides ayant des applications en pharmacie et en nanotechnologie. Expert pour l’AERES, les synchrotrons européens,… il a été Vice-Président du comité SVSE5 de l’ANR en 2013, et est animateur du groupe «nanotechnologies bio-inspirées» à l’OMNT.


matériaux nanostructurés Pour le stockage électrochimique de l’énergie

intervenant : Patrice Simon, Université de Toulouse, ciriMAT UMr-cnrS 5085, Toulouse

Le développement des énergies renouvelables ainsi que la lutte contre les gaz à effet de serre sont des exemples de stratégies en place pour lutter contre le réchauffement climatique. dans ce cadre, les systèmes de stockage ont un rôle important à jouer pour permettre par exemple de différer l’utilisation de la production ou encore d’améliorer l’autonomie des véhicules hybrides ou électriques. Si des efforts conséquents ont abouti à la réalisation d’accumulateurs performants tels que les batteries Li-ion, un autre type de système est aujourd’hui en plein développement : ce sont les « supercondensateurs ».

Dans cet exposé, nous présenterons les différentes stratégies possibles pour augmenter la densité d’énergie de ces systèmes. Nous montrerons tout d’abord comment le contrôle de la structure poreuse de matériaux carbonés peut améliorer de façon drastique les performances électrochimiques par confinement des ions dans des pores sub-nanométriques (< 1nm).

La nanostructuration d’oxydes métalliques, qui permet de mettre au point des matériaux pseudo-capacitifs à capacité exacerbée, est une autre approche pour augmenter la densité d’énergie des supercondensateurs. Elle sera présentée au travers de l’étude d’oxyde Nb2O5.

D’un point de vue pratique, ces résultats peuvent conduire à court terme à la réalisation de supercondensateurs et de micro-supercondensateurs de plus grande densité d’énergie (10 Wh/kg), élargissant ainsi leur champ d’application. D’un point de vue fondamental, ils remettent en cause les mécanismes de transport et d’adsorption des ions dans les milieux confinés de taille sub-nanométrique et ouvrent de nouvelles perspectives sur la synthèse de matériaux pour le stockage capacitif.

Légende : Etude par microbalance à quartz de l’adsorption des ions d’un électrolyte EMI+,TFSI- dans des carbones poreux. La variation de la masse de l’électrode en fonction de la charge permet de confirmer la désolvatation partielle des ions

Biographie de Patrice Simon

Patrice Simon est Professeur en Sciences des Matériaux à l’Université Paul Sabatier de Toulouse, France, au CIRIMAT (UMR CNRS 5085). Il est directeur de l’Institut de Recherche Européen « ALISTORE » FR CNRS 3104 sur les batteries Lithium et directeur adjoint du Réseau National sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E, FR CNRS 3459). Il a obtenu sa thèse en 1995 à l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Toulouse. Il a commencé sa carrière dans l’enseignement supérieur au Conservatoire National des Arts et Métiers à Paris en 1996 comme Maître de Conférences, et a rejoint l’Université Paul Sabatier en 2001. Ses travaux portent sur la synthèse et la caractérisation de matériaux nanostructurés pour les systèmes électrochimiques de stockage de l’énergie, principalement les supercondensateurs et les batteries Li-ion. Membre Junior de l’Institut Universitaire de France (2007-2012), il a reçu le prix Tajima de l’International Society of Electrochemistry en 2009 et est titulaire d’une bourse Advanced Grant de l’European Research Council depuis Mai 2012 ainsi que d’une Chaire d’excellence de la Fondation AirbusGroup.


intégration monolithique Par mbe d’oxydes comPlexes Ferroélectriques sur semiconducteurs - Potentiel Pour disPositiFs basse consommation

Intervenant : Catherine Dubourdieu, Institut des Nanotechnologies de Lyon, CNRS, Ecole Centrale de Lyon, Ecully

Les oxydes complexes présentent une grande variété de propriétés électriques, magnétiques, optiques ou mécaniques dont certaines peuvent être couplées. Cette richesse extraordinaire de propriétés physiques offre un potentiel énorme pour le développement de nouvelles fonctionnalités dans des composants qui peuvent répondre à des besoins sociétaux liés à la santé, à l’efficacité énergétique ou aux technologies de l’information et de la communication. Les ferroélectriques sont particulièrement intéressants pour la réalisation de dispositifs mémoire et logique, de dispositifs agiles pour les télécommunications, pour des systèmes électro-mécaniques ou pour des capteurs. Toutefois, l’exploitation de leurs propriétés nécessite souvent de pouvoir les intégrer sur plateforme semiconductrice, et de façon compatible avec les technologies existantes.

La première épitaxie directe d’un composé perovskite (SrTiO3) sur silicium a été réalisée par épitaxie par jets moléculaires en 1998 [1], ouvrant ainsi la voie à l’intégration monolithique d’oxydes complexes avec des interfaces de qualité. Malgré cette avancée majeure, peu de réalisations ont été reportées lors des 15 dernières années [2]. Dans le cas d’oxydes ferroélectriques, leur fonctionnalité essentielle provient de la possibilité de renverser la polarisation sous l’application d’un champ électrique, ce qui est loin d’être acquis pour des films minces sur une surface semiconductrice. il reste à comprendre dans ces systèmes le rôle des conditions aux limites (chimiques, électriques, mécaniques) aux interfaces sur les mécanismes d’écrantage.

Dans cette présentation, les défis scientifiques et technologiques liés à l’intégration d’oxydes ferroélectriques sur semiconducteurs seront exposés. Puis, la croissance par épitaxie par jets moléculaires (Mbe) de ces oxydes complexes sur silicium sera présentée. L’une des spécificités de la MBE est de permettre la construction, quasiment atome par atome, de l’interface oxyde / semiconducteur. La structure cristalline obtenue et la configuration des domaines ferroélectriques dans des hétérostructures de baTio3 seront ensuite discutées [3,4]. La caractérisation à l’échelle nanométrique de la polarisation est réalisée en utilisant des méthodes avancées de microscopie électronique en transmission et de microscopie à force atomique en mode piézoélectrique. Les effets de taille sur les propriétés ferroélectriques seront abordés.

Enfin, l’exposé se conclura sur les perspectives de recherche en cours, parmi lesquelles l’intégration d’hétérostructures ferroélectriques dans des dispositifs de la logique basse consommation [5,6]. De nouveaux concepts de transistors à effet de champ [7], ayant pour objectif de répondre aux problèmes des composants originaux, seront présentés.

1. R.A. McKee et al., Crystalline Oxides on Silicon: The First Five Monolayers, Phys. Rev. Lett. 81, 3014 (1998)

2. J.W. reiner et al., crystalline oxides on Silicon, Adv. Mater. 22, 2919 (2010)

3. C. Dubourdieu et al., Switching of ferroelectric polarization in epitaxial BaTiO3 films on silicon without a conducting bottom electrode, Nat. nanotechnol. 8, 748 (2013)

4. L. Mazet et al., Structural study and ferroelectricity of epitaxial baTio3 films on silicon grown by molecular beam epitaxy, submitted to Journal of Applied Physics (2014)

5. S. Salahuddin and S. Datta, Use of Negative Capacitance To Provide Voltage Amplification for Low Power Nanoscale Devices, Nano Letters 8, 405 (2008)

6. T. N. Theis and P. M. Solomon, It’s Time to Reinvent The Transistor!, Science 327, 1600 (2010)

7. d.J. Frank et al., The Quantum Metal Ferroelectric Field-effect Transistor, ieee Trans. electron dev. 61, 2145 (2014)


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Biographie de Catherine Dubourdieu

Catherine Dubourdieu est ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure de Physique de Grenoble (Grenoble INP - 1992) et docteur de l’Université J. Fourier Grenoble-I (1995). Après un postdoc à Stevens Institute of Technology (NJ, USA), elle est entrée au CNRS en 1997. Elle a mené ses recherches au Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique à Grenoble jusqu’en 2009. Elle a ensuite travaillé pendant trois ans au centre de recherche T.J. Watson d’IBM à Yorktown Heights aux etats-Unis en tant que Visiting Scientist. Elle a rejoint en 2012 l’Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL) à l’Ecole Centrale de Lyon. Sa recherche porte sur la croissance par MBE et CVD/ALD, la caractérisation avancée et l’intégration d’oxydes fonctionnels sur semiconducteurs pour des applications en nanoélectronique. Elle est auteur d’environ 120 publications et d’une trentaine de présentations invitées dans des conférences internationales. Elle est membre senior de la société IEEE et membre, depuis 2009, de l’ITRS (Emerging Research Materials). elle dirige le GDR CNRS “OXYFUN” consacré aux oxydes fonctionnels et le laboratoire commun InCVD entre l’INL et la PME ANNEALSYS (LabCom 2013). Elle a reçu un « IBM Faculty Award » en 2014 pour ses travaux menés à l’INL sur l’intégration monolithique d’oxydes ferroélectriques sur silicium.

(a) Image de microscopie électronique en transmission (HAADF) d’une hétérostructure de BaTiO3/SrTiO3 épitaxiée sur silicium (collaboration CEMES Toulouse et INA Saragosse, S. Schamm-Chardon et C. Magen)

(b) Cycle d’hysteresis mesuré par microscopie à force atomique en mode piezoélectrique sur un film ferroélectrique de BaTiO3 de 4 nm épitaxié sur silicium (mesure réalisée au CNMS à ORNL, USA).


retournement d’aimantation Par Faisceau laser Polarisé – vers une nouvelle Forme d’écriture de l’inFormation

intervenant : Stephane Mangin, institut Jean Lamour, Unr cnrS, Université de Lorraine

Bien qu’ayant été découvert en 2007, le retournement d’aimantation « tout optique », était limité à un type de matériau très particulier: un alliage de Cobalt, de Fer et de Gadolinium [1].

A partir de 2010, nous nous sommes intéressés aux matériaux montrant un retournement d’aimantation tout optique. Dans ce cas l’orientation de l’aimantation après interaction avec le laser ne dépend que de la polarisation de ce dernier: avec une polarisation circulaire droite l’aimantation tend a se diriger dans une direction tandis qu’avec une polarisation circulaire gauche l’aimantation tend a se diriger dans l’autre direction. Dans un premier temps nous avons pu mettre en évidence que plusieurs alliages ou le Gadolinium a été remplacé par une autre terre-rare tel que le Terbium, le Dysprosium et l’Holmium pouvaient montrer de tels propriétés [2]. Nous avons pu ensuite démontrer que non seulement des alliages mais aussi des multi-couches avec ou sans terre-rares pouvaient être utilisés [3]. Plus récemment des matériaux ferromagnétiques en multicouches et sous forme granulaire ont pu voir leurs aimantations retournées par un faisceau laser pulsé. Il devient alors possible d’enregistrer de l’information sur un media à l’endroit où le laser agit ce qui est potentiellement révolutionnaire pour l’enregistrement magnétique [4],

Ces études bouleversent les théories établies concernant le retournement d’aimantation tout optique, et donne un tout nouvel horizon de réflexion sur ce domaine de recherche. En effet, les méthodes d’écriture et de lecture des informations sur disque dur pourraient être profondément modifiées. Ces résultats sont issus d’une collaboration avec des chercheurs de l’Universite de Lorraine, Université de Californie de San Diego (UCSD) et l’université de Kaiserlautern. Un Laboratoire International associé (UCSD – CNRS) devrait voir le jour et permettre un fort développement de cette thématique.

[1] C. D. Stanciu, F. Hansteen, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, A. Tsukamoto, A. Itoh, T. Rasing, All-optical magnetic recording with circularly polarized light. Phys. rev. Lett. 99, 047601 (2007).

[2] S. Alebrand, M. Gottwald, M. Hehn, D. Steil, M. Cinchetti, D. Lacour, E. E. Fullerton, M. Aeschlimann, S. Mangin, Light-induced magnetization reversal of high-anisotropy TbCo alloy films. Appl. Phys. Lett. 101, 162408 (2012).

[3] S. Mangin, M. Gottwald, C. H. Lambert, D. Steil, V. Uhlír, L. Pang, M. Hehn, S. Alebrand, M. Cinchetti, G. Malinowski, Y. Fainman, M. Aeschlimann, E. E. Fullerton, Engineered materials for all-optical helicity-dependent magnetic switching. Nat. Mater . 13, 286–292 (2014).

[4] C-H Lambert, S.Mangin, B. S. D. Ch. S. Varaprasad, Y.K. Takahashi, M. Hehn, M. Cinchetti, G. Malinowski, K. Hono, Y. Fainman, M.Aeschlimann, and E E. Fullerton, All-optical control of ferromagnetic thin films and nanostructures accepted to Science (2014).


Légende : Images de domaines magnétiques obtenues pour une multicouches de cobalt, platine ( Co / Pt) exposés à un faisceau laser , le gris foncé indique une orientation de magnétisation , tandis que le gris clair indique une orientation opposée . Les images montrent que la direction d’aimanta-tion finale peut être contrôlée uniquement en utilisant une lumière polarisée circulairement, sans l’utilisation de champs magnétiques

Biographie de Stéphane Mangin

Stéphane Mangin est, depuis 2010, responsable de l’équipe Nano magnétisme & Electronique de spin à l’Institut Jean Lamour de Nancy. Depuis 2010, il est président de la section « Lorraine » de la Société Française de Physique. Entre 2012 et 2013, il fut professeur invité au Center for magnetic Recording Research de l’Université Californie San Diego (UCSD), mobilité soutenue par une bourse Marie Curie International Outgoing Fellowships intitulé “Optical Probe and Manipulation of Magnétisation at the nanometer scale”. En 2013, il est devenu membre du comité scientifique de l’OPECST, l’Office Parlementaire d’Evaluation des Choix Scientifiques et Technologiques.

Stéphane Mangin est le co-auteur de 86 publications (dont 1 Science, 3 Nature Mat, 1 Nature Com, 4 Phys. Rev. Lett, 13 App. Phys. Lett, 2 Europhys. Lett, 19 Phys. Rev. B), il a été invité à plus de 100 séminaires dans des laboratoires internationaux ou pour des conférences internationales.

https://www.flickr.com/photos/jsoe/15006085810/


réPartition des Posters Par thématique

zone a - nanomatériaux

A.1_MagWires

A.2_CIREN

A.3_COSCOF

A.4_DEMONANO

A.5_GAMBIT

A.6_NANOCELLS

A.7_NANOFLUIDYN

A.8_QuanDoGra

A.9_QUEPHELEC

A.10_SYNAPSE

A.11_TRI-CO

zone b – nanotechnologies pour la biologie, la santé / nanotoxicologie

B.1_BIOSIPHARM

B.2_Gd-Lung

B.3_NANOLUPUS

B.4_NANOMULTISENS

B.5_NAN’ONSEN

B.6_NANO-SHARK

B.7_PILLARCELL

B.8_SILVERFLU

B.9_SOLNANOTOX

Boîtes quantiques à base de semiconducteurs magnétiques dans des nanofils

Contrôle de la chimie des interfaces dans les empilements de nanofeuillets réactifs

Nanofils coeur de semiconducteur / coquille d’oxyde fonctionnel

Conception de sources moléculaires pour la synthèse de nanocristaux de pnictogènures métalliques

Greffage covAlent de Molécules photo-actives sur nanotubes de carbone BIfeuilleTs

Cellules ordonnées – une nouvelle phase de carbone

Nano dynamique des fluides

Interaction entre des boîtes quantiques semiconductrices individuelles et un monofeuillet de graphène : études optiques et contrôle électronique du transfert d’énergie et de charge.

Semi-conducteurs de type p à large gap sensibilisés par les quantum dots pour la photoélectrochimie

Synthèse de Nanotubes à Propriétés Spécifiques

Contrôle du Collapse Mécanique des Nanotubes de Carbone: propriétés physiques et défis industriels

Sécurité biologique des nanoparticules de silice mésoporeuse selon leur recouvrement de surface et mise en place de standards d’évaluation

Agents de contrastes multimodaux pour la détection des pathologies pulmonaires

Développement de nanotubes de carbone multi-fonctionnalisés pour l’élimination spécifique des lymphocytes B autoréactifs pathogènes au cours d’une maladie autoimmune, le lupus.

Nanosenseurs multifonctionnels pour la détection de proteine kinases intracellulaires constituant des biomarqueurs cancéreux

Nano-sources de chaleur pour la thérapeutique

Micro / nanopinces magnétiques fonctionnalisées dispersées en solution pour applications biotechnologiques et biomédicales

Nano- and micro-pilliers pour le contrôle et la régulation de la migration et la différentiation cellulaire

Étude sur les propriétés antivirales de nano-argent associé aux liposomes de phospholipides du surfactant pulmonaire

Détermination de facteurs de toxicité au niveau intestinal et hépatique de deux nanoparticules de taille similaire utilisées en alimentation et en emballage : Recherches in vitro et in vivo sur l’absorption et les mécanismes impliqués


zone c – optique / Photonique

C.1_Ca (Re-)Lase !

C.2_COHEDIO

C.3_NEHMESIS

C.4_PGP

C.5_PLACORE

C.6_QUANONIC

C.7_SAMPLE

zone d – instrumentation / caractérisation

d.1_3d-Ptyccobio

d.2_envie-Fib

d.3_MecaniX

d.4_MeLAMin

d.5_nAiAde

d.6_nAnoiMAGine

D.7_NANOKAN

D.8_NanoRobust

d.9_nAnoScoLAS

d.10_nAnoviP

d.11_opt-Spect-HS-AFM

d.12_SAMirÉ

d.13_TAPoTer

Laser à Nanotubes de Carbone (rechargé)

COllage HEtéroépitaxial pour l’intégration hybride de DIspositifs Optiques nanostructurés

Nouvelles sources laser hybrides

Physique des Gap-Plasmons

Circuits Plasmoniques Colloidaux Reconfigurables

Optique quantique et non-linéaire dans des cavités nitrures

Architectures supramoléculaires sur métal pour l’exaltation plasmonique de la luminescence

Ptychographie tri-dimensionnelle pour l’analyse de la cohérence cristalline de biominéraux calcaires

easy nitrogen vacancy ion engineering using Focused ion beams

MecaNIX : Mécanique des Nano-objets étudiée In situ par diffraction X: étude in situ des déformations et des défauts (diffraction cohérente des rayons X) au cours d’un chargement mécanique (AFM)

Mesures électriques locales par AFM en mode intermittent - Application à la spintronique moléculaire et valorisation -

Nanocaractérisation et modélisation d’Antimoniures d’éléments III : Interfaces et Analyse des Déformations d’Epitaxie

imagerie nanométrique Sans Lentille par diffraction

Spectroscopie de charges élémentaires et de moments dipolaires sub-10 Debye sur des systèmes modèles, moléculaires ou à l’état solide

Caractérisation multiphysique de nano-objets et manipulation robotisée sous environnement Meb

La nanoscopie simplifiée grâce aux lasers microchip.

NANO-objet unique pour l’étude de l’interaction Vibration acoustique/Plasmon : vers la spectroscopie basse Fréquence exaltée de surface

intégration de la microscopie optique avec la microscopie à forces atomiques à haute vitesse et développement de la spectroscopie moléculaire de forces à haute vitesse

Sondes Actives pour la Microscopie optique en champ proche à très haute résolution

Sonde atomique tomographique et spectroscopie optique: une approche couplée


zone e – détecteurs / nanoelectronique / nanotechnologies pour l’énergie

DéTECTEURS

E.1_DEPSLIT Système nanofluidique biofonctionnalisé avec pré-concentrateur moléculaire pour la détection ultra-rapide et l’analyse cinétique

E.2_FOCUS Nanofils Fonctionnalisés comme Détecteurs Ultra-sensible

e.3_nAdiA nAno détecteurs intégrés pour Applications terahertz

E.4_NANOPHORESIS Détection et identification de biomolécules individuelles diffusant à l’intérieur d’un nanotube de carbone

NANOELECTRONIQUE

E.5_EXCALYB Cellules MRAM sub-20nm et intégration CMOS de circuits hybrides

E.6_FLEXIGAN Composants sur supports FLEXIbles de la filière GaN

E.7_MHANN Réseau de neurones artificiels à base de memristors et de circuits intégrés

E.8_MOSINAS MOSFET à hétérostructure et film ultra mince d’InAs sur substrat silicium

NANOTECHNOLOGIES POUR L’éNERGIE

E.9_INCAL Conversion éNergie Information à l’écheLle du quAntum unique

E.10_MOON Optimisation de la croissance par MOCVD/ALD d’ oxyde nanostructuré pour la conversion de l’énergie solaire par le couplage entre la modélisation et l’analyse in situ par le rayonnement synchrotron et par des méthodes optiques

E.10_NATO Nano-Antennes Thermiquement Optimisées: conversion d’énergie aux échelles nanométriques

E.11_NOODLES Modélisation de nanodispositifs pour des applications à faible consommation


comité scientiFique et équiPe d’organisation

comité scientiFique

ANR

► Fabien Guillot, Chargé de mission scientifique

► Emilie Klecha, Chargée de mission scientifique

► Nazaré Pereira, Chargée de mission scientifique

► Olivier Spalla, Responsable programme

C’NANO

► Xavier Bouju, Directeur du C’Nano GSO

► Julie Carimalo, Coordinatrice du réseau national C’Nano

► Corinne Chaneac, Directrice du C’Nano IdF

► Jean-Marie Dubois, Directeur du C’Nano GE

► Margrit Hanbücken, Directrice du C’Nano PACA

► Raphaëlle Jarrige, Coordinatrice adjointe scientifique C’Nano IdF

► Philippe Lambert, Coordinateur du C’Nano Grand-Est / Référent Intelligence Economique pour le C’Nano national

► Ariel Levenson, Directeur du réseau national C’Nano

► Bruno Masenelli, Directeur du C’Nano RAA

► Denis Morineau, Directeur du C’Nano NO

► Sylvie Rousset, Directrice du DIM Nano-K

► Anne-Sophie Salvetat, Chargée de mission du C’Nano GSO


équiPe d’organisation

ANR

► Jennifer Cercley, Chargée de communication

► Fabien Guillot, Chargé de mission scientifique

► Caroline Hopu, Responsable du pôle évènementiel et presse

► Emilie Klecha, Chargée de mission scientifique

► Nazaré Pereira, Chargée de mission scientifique

► Olivier Spalla, Responsable programme

C’NANO

► Julie Carimalo, Coordinatrice du réseau national C’Nano

► Ariel Levenson, Directeur du programme C’Nano

► Bruno Masenelli, Directeur du C’Nano RAA


DES PROJETS POUR LA SCIENCEAGENCE FRANÇAISE DE FINANCEMENT SUR PROJETS, L’ANR :

secneics sed tnemeppolevéd ua eubirtnoC •et des technologies

seuqigétarts xuejne’d ecivres ua sepiuqé sel esiliboM • secnassiannoc ed trefsnart el te noitcudorp al erèléccA •

en partenariat serianilpicsidirulp snoitcaretni sel esirovaF •

et le décloisonnement senneéporue snoitaroballoc ed tnemessilbaté’l etilicaF •

et internationales

PLAN D’ACTION 2015sneéporue te xuanoitan sfitisopsid xua érgétni lituo nU •

épuorger tnemecnan fi ed erffo’l ed leitnesse’L •dans un appel à projets unique générique

spmet xued ne noitcelés aL • seriatnemélpmoc seuq fiicéps stejorp à sleppa seD •

CHIFFRES CLÉS 2013

432,5 M€Budget

245

EffectifCollaborateurs

318 k à 888 k€

Aide moyenne

aux projets

4 850

Projets en cours

12 000

Projets fi nancés depuis 2005

DEPUIS 2010, L’ANR EST LE PRINCIPAL OPÉRATEUR DES INVESTISSEMENTS D’AVENIR POUR LA RECHERCHE

ET L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR.

www.anr.fr • Twitter@agencerecherche • ANR

L’ANR FINANCE LA RECHERCHE SUR PROJETS ÉVALUATION PAR LES PAIRS STANDARDS INTERNATIONAUX SÉLECTION COMPÉTITIVE

ANR - Direction du développement, de l’information et de la communication - Septembre 2014

► notes

www.anr.fr • Twitter@agencerecherche • ANR

ANR - Direction du développement, de l’information et de la communication - Novembre 2014

www.j3n2014.fr

http://www.j3n2014.fr

journées nationales nanosciences & nanotechnologies · électroniquement par des cathodes en...

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