Nanosciences fondation

nanoART 2013

Les lauréats de nanoART 2014

The nRai® Nano Imagery Contest

 

 


 

Janvier 2014

 

Nanochampagne_NanoART_january14

"Nano-champagne pour l'an nouveau"

(l'image originale obtenue par microscopie electronique à balayage a été colorisée en vert)

 

Le premier lauréat de NanoART 2014 est Kevin GUILLOY, un doctorant ayant récemment commencé sa thèse à l'INAC, sous la supervision de Nicolas PAUC. Alors qu'il réalisait une croissance de nanofils de Germanium, les dernières étapes de gravure RIE (Reactive Ion Etching en anglais) ont donné une forme surprenante à ces derniers, rapellant celle d'un stock organisé de bouteilles de champagne... un clin d'oeil particulièrement apprécié en ce début d'année.

 

De plus près, on peut voir que ces petites "bouteilles" sont même couronnées d'un fil de quelques dizaines de nanomètre de diamètre, pour maintenir leur "bouchon" en place.

 

 

Nanochampagne_NanoART_january14

Kevin GUILLOY, le laureat de janvier pour NanoART 2014.

 

Les alliages Ge ou Si-Ge, ainsi que le silicium contraint sont insérés dans les dispositifs pour améliorer notablement la mobilité des électrons. Kevin, au cours de sa thèse, réalisera plusieurs expériences visant à appliquer des contraintes variées sur le germanium, le matériau au cœur de son programme de recherche. Ainsi, en modifiant la maille atomique du matériau, il va étudier l'évolution de ses propriétés optiques et électroniques. Le but ultime de cette démarche vise à obtenir un gain optique suffisant pour créer un laser à base de germanium.

 

Fevrier 2014

 

Ce mois-ci, la lauréate de NanoART 2014 est Georgiana Irina GROZA, une post-doctorante du Laboratoire AIM (Université Paris Diderot), travaillant au CEA-INAC, dans le cadre d’un projet R&D au cœur d’une large collaboration :

•CEA/IRFU/Service d’Astrophysique,
•CEA/IRFU/SEDI,
•CEA/CNRS/UJF/Grenoble INP/PTA Grenoble,
•CNRS/LPN,
•CNRS/CSNSM (Université Paris Sud),
•CNRS/ IAS (Université Paris Sud)
Ainsi que l’Université de Palermo (UNIPA).

 

Aux côtés de Claude PIGOT et Jean-Luc SAUVAGEOT (IRFU/CEA Saclay), mais aussi de Thomas CHARVOLIN (INAC), Irina travaille au développement de microcalorimètres pour la détection de rayons X de la gamme 100 eV- 10 keV. L’objectif est d’en optimiser au maximum la résolution en énergie pour pouvoir cartographier l’univers avec précision.  
Irina s’occupe ainsi de la fabrication de ces « thermomètres » de pointe dans deux salles blanches de la Plateforme Technologique Amont (PTA) de Grenoble. Leur réalisation requiert une technologie CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sur substrat simple SOI (Silicon On Insulator) utilisant des étapes de dépôts, de photolithographie et de gravure sur silicium.

 

Micro-abyss corals - NanoART february 2014

"Corail en nanofils de silicium au bord d’un micro abysse"
(l'image originale obtenue par microscopie électronique à balayage a été colorisée en bleu)


Le dispositif final est composé de 4 matrices de 32x32 pixels dont l’architecture est en trois parties principales : l’absorbeur, le sas thermique (une zone thermiquement conductrice permettant la transmission de la chaleur de l’absorbeur vers le capteur) et le capteur. La zone thermométrique de ce capteur est constituée de silicium dopé par du phosphore et du bore par implantation ionique - ce qui permet d’ajuster la résistance électrique du Si dans la gamme de température d’utilisation du dispositif (50 mK). C’est en caractérisant un de ces échantillons qu’Irina a observé ces nanofils de silicium, comme en équilibre au bord d’un abysse…

 

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Georgiana Irina GROZA, la lauréate de février pour NanoART 2014.

 

Mars 2014

 

L’image gagnante en mars 2014 a été soumise par Cyril HERRIER, qui est post-doctorant à l’ INAC/SPrAM/CREAB (CEA, CNRS, UJF). Cyril est arrivé à Grenoble à l’automne 2012 pour ce travail de recherche financé par le Labex ARCANE et axé sur une collaboration entre le SPrAM et le CEA/LETI/DTBS.
Avec Olivier DELLEA du CEA/LITEN, à la tête de la plateforme utilisant le processus « Boostream®» (dépôts et assemblage de colloïdes nanométriques), Cyril a obtenu la structure de base de ses échantillons, qu’il a ensuite chimiquement modifiée en y liant des particules par des liaisons covalentes.

 

Through the looking glass - NanoART march 2014

"Through the looking glass"
(L'échantillon mesure 2,5cm de long at 1,25 cm de large.

Les couleurs sont réelles et n'ont pas été modifiées par traitement d'image)


L’effet d’opalescence obtenu était inattendu. Suivant l’angle de vue, différentes couleurs peuvent-être observées – à la fois sur l’échantillon et sur son reflet. Cet effet optique très coloré est dû au fait que la taille des colloïdes et la longueur d’onde de la lumière visible ont le même ordre de grandeur. Les couleurs visibles sur le cliché, pris avec l’aide de Loïc Laplatine (collègue doctorant du CREAB), sont réelles et n’ont subi aucun traitement d’image.
Cyril travaille actuellement sur le développement de biocapteurs (dispositifs de détection) en poursuivant ses travaux sur la structuration et la fonctionnalisation de surfaces.

 

03 - Cyril_HERRIER_NanoART_march14

Cyril HERRIER, le lauréat de mars pour NanoART 2014.

 

 

Avril 2014

 

Ce mois-ci, le gagnant de NanoART est Barry MURPHY, qui a récemment obtenu son doctorat du Trinity College de Dublin. Il est post-doctorant dans l’équipe de Physique Appliquée où il continue ses recherches initiées en thèse au sein de la même équipe.
Le cristal d’argent utilisé dans cette expérience a été produit par l’entreprise Surface Preparation Laboratory. Avec l’aide de son tuteur le Dr. Sergey A. KRASNIKOV, Barry a réalisé la préparation et la caractérisation de l’échantillon. A l’origine de la photo, deux étapes ont été cycliquement répétées :

 

- Le bombardement de la surface avec des ions de façon à couper les liaisons avec tout élément contaminant la surface – cette étape a aussi pour effet d’endommager la surface du cristal.

- Le chauffage de la surface durant lequel la chaleur transfert de l’énergie aux atomes en surface du cristal, les réarrangeant pour former une surface lisse – cela permet également d’éliminer les éléments contaminants détachés du cristal à l’étape précédente.

 

04 - Nano Landscape_april14

"Nano-paysage"

 

Après avoir répété ces étapes (qui initient en réalité un processus beaucoup plus complexe), on obtient en principe une surface plane à l’échelle atomique. Ici, la photo a été prise avant la fin du processus, c’est pourquoi l’échantillon n’est pas parfaitement plat.

Barry a pris cette photo lors de son doctorat avec un microscope à effet tunnel qui joue également un rôle dans ses recherches actuelles. En effet, il travaille sur la caractérisation de différentes surfaces, telles que du graphène développé sur du carbure de silicium cubique ou sur des faces vicinales de Si(557).

 

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Barry MURPHY, le lauréat d'avril pour NanoART 2014.


 

Mai  2014

 

Notre 5ème lauréat de cette année est Guillaume LAVAITTE, natif de Grenoble, qui après avoir fait son Master à Montpellier est revenu dans sa ville natale pour travailler à Grenoble INP au sein du CIME Nanotech, ainsi qu’au CEA et à la PTA(Plateforme Technologique Amont).


La photo de Guillaume a été prise pendant la caractérisation en microscopie électronique à balayage d’un wafer (plaque de semi-conducteur) test. Sur le wafer en question, c’est la résine à utiliser en lithographie à faisceau d’électrons qui a été testée. Pour ce faire, Guillaume a réalisé une Gravure Ionique Réactive ou RIE (Reactive Ion Etching) qui a donné des résultats inattendus. Là où il aurait dû obtenir des lignes parallèles avec des bords droits, sont apparues les formes de microvagues visibles sur l’image.

 

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"Perdu dans les nanovagues d'un wafer"

(L'image originale, prise par microscopie électronique à balayage, a été colorée et modifiée:

le bateau a été ajouté numériquement à la composition)


Guillaume travaille actuellement sur la réduction de la taille de masque de tantale en forme de pilier.  Sa photo est en lien direct avec le projet, dans lequel l’une des nombreuses étapes du procédé de fabrication des mémoires MRAM consiste à protéger une partie du tantale déposé sur le wafer avec la résine – avant l’étape de RIE pour « sculpter » les piliers.

Le but de sa collaboration avec Nathalie LAMARD (CEA-LETI) et Laurent VILA (CEA- INAC/SP2M) est de réduire la taille de ces piliers à 20 voire 10 nm, et de transférer ces résultats à plus grande échelle sur wafer afin d’étudier les propriétés de ces MRAM à ces dimensions.

 

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Guillaume LAVAITTE, le lauréat de mai pour NanoART 2014.

 

 

Juin 2014

 

Le gagnant de NanoART pour le mois de juin est Romain PARIZE, un doctorant qui réalise ses expériences dans l'équipe "films minces, nanomatériaux et nanostructures" du LMGP, sous la supervision d'Estelle APPERT et de Vincent CONSONNI. C’est au cours de sa thèse, financée par le labex CEMAM, que cette image a été prise alors qu’il réalisait une croissance de nanoparticules de ZnO sur un substrat de nanofils du même matériau. La croissance est réalisée dans une solution de méthanol et d’acétate de zinc dont il faut gérer plusieurs paramètres - tels que la concentration et la température ainsi que le temps de croissance - afin d’obtenir le résultat souhaité. Romain a ici obtenu des nanostructures complexes de ZnO en forme de pétales de rose.

 

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"Pétale de Rose"

 

Cette image ne représente qu’une étape du projet de Romain : augmenter la surface des nanofils en leur « collant » des nanoparticules de ZnO, avant d’y déposer un absorbeur (de photons). La finalité de sa thèse est d’obtenir des modèles d’hétérostructures qui auront des applications photovoltaïques.

 

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Romain PARIZE, le laureat de juin pour NanoART 2014.

 

Juillet 2014

 

Ce mois ci, le gagnant de NanoART est Jonas MLYNEK, qui a entamé sa thèse en décembre 2009 à l’Institut de Physique du solide de l’ETH de Zürich, après un master à l’Université libre de Berlin au cours duquel il a travaillé à l’Ecole Nationale Supérieure de Paris.

Sous la supervision du Prof. Andreas WALLRAFF, il travaille à l’étude d’interactions résonantes collectives de qubits superconducteurs lorsqu’ils ont couplés à travers une capacité à des impulsions radiofréquences – en collaboration avec les Dr. Abdufarrukh ABDUMALIKOV et Dr. Christopher EICHLER.

 

Jonas a suivi une formation de 20 heures sur un Microscope Electronique à Balayage (MEB ou SEM en anglais) pour lui permettre de concevoir des structures supraconductrices par lithographie à faisceau d'électrons. Le fastidieux processus d’analyse des clichés obtenus l’a inspiré à conceptualiser une image dans laquelle interviendrait un objet totalement étranger à son domaine de recherche.

Avec l’aide précieuse du département de biologie de l’ETH - qui l’a conseillé pour la préparation et le montage d’une fourmi sur une de ses puces – et après une minutieuse retouche du cliché MEB, Jonas obtenu l’image qu’il avait imaginé.

 

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"Makro meets Nano"

 

L’image de microscopie électronique de cette fourmi joue avec l’échelle de grandeur (l’image fait 2,7mm de large) entre qubits supraconducteurs et circuits électroniques. Ces derniers, macroscopiques, obéissent pourtant aux lois du monde quantique et peuvent être exploités pour la manipulation de l’information quantique.

 

NanoART est un concours d’image destiné à encourager les initiatives particulièrement créatives et collaboratives et Jonas – qui aspire à travailler plus tard en Recherche et Développement pour l’industrie – a démontré avec sa contribution sur-mesure à quel point il méritait cette distinction, accompagnée d’une récompense de 200$ !

 

 

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Jonas MLYNEK, le lauréat de juillet pour NanoART 2014.

 

 

Août  2014

 

La gagnante de NanoART pour le mois d’aout est Priyanka PERIWAL, une doctorante du LTM qui vient juste d’achever sa thèse sous la direction de Thierry BARON. Avec le concours supplémentaire de Franck BASSANI et Bassem SALEM, elle a mené ses recherches sur la croissance catalysée d’hétérostructures axiales Si/SiGe dans des nanofils présentant un changement de composition abrupte. Son but consistait à optimiser cette croissance et de développer une nouvelle technique permettant de délimiter des jonctions dans les nanofils, à l’aide d’un microscope à sonde locale.

 

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"Nano Coccinelle"

 

Au cours de ses expériences, elle a préparé plusieurs échantillons destinés à être analysés en Microscopie Electronique en Transmission (TEM) et en observant l’image ci-dessus, elle a remarqué la forme d’une coccinelle – qui s’est ensuite matérialisée avec l’utilisation de logiciels de retouche, qui lui ont apporté couleurs et détails.

 

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Priyanka PERIWAL, la lauréate d'août pour NanoART 2014.

Septembre  2014

 

Le lauréat de NanoART pour le mois de Septembre 2014 est Yannick MARTIN, qui a récemment terminé sa thèse (débutée en Octobre 2011) à l’INAC/SP2M sous la supervision de Jean-Luc ROUVIÈRE et d’Hanako OKUNO. Yannick y développait des techniques de Microscopie Electronique en Transmission (TEM) pour l’étude de nanomatériaux.

 

Cette image, acquise en TEM, a été obtenue par diffraction électronique d’une feuille de MoS2 - un cristal d’environ 10 couches d’atomes d’épaisseur - qui peut être considéré comme un matériau bidimensionnel. Ce type de matériau très fin possède des propriétés particulières qui pourraient être utilisées dans le futur pour des systèmes électroniques à base de Silicium. La méthode utilisée pour parvenir à cette image est appelé PACBED (Position Averaged Convergent Beam Electron Diffraction). Elle utilise l’intensité lumineuse et les mouvements des spots produits par diffraction pour déduire des informations aux sujets de l’épaisseur et de l’orientation des couches atomiques de la feuille de MoS2. Ces deux propriétés sont importantes pour déterminer les propriétés physiques de l’échantillon considéré.

 

09_MoS2-sunset._september14

 

"MoS2 sunset"

La diffraction est originale et codée en couleur ; l’effet de réflexion a été ajouté pour raisons artistiques.

 

Pendant sa thèse, Yannick a centré ses recherches sur la mesure de l’épaisseur et de l’orientation des couches atomiques des échantillons mais il prévoit maintenant de poursuivre sa carrière dans un domaine totalement différent. En effet, il suit actuellement une formation d’accompagnateur en montagne et souhaiterait organiser – après l’obtention de son diplôme - des séjours en montagne pour les passionné(e)s de photographie. Il pourrait ainsi leur enseigner de nouvelles compétences, au cœur de l’environnement unique qu’offre la montagne, pour parfaire leurs talents de photographes.

 

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Yannick MARTIN, le lauréat pour NanoART 2014 en Septembre.

 

 

 

Octobre 2014

 

Dorian GABORIAU est le lauréat du mois d’octobre de cette année 2014. Il vient de commencer sa deuxième année de thèse au CEA dans le cadre d’une collaboration entre deux laboratoires de l’INAC, le LEMOH et le SiNaPS. L’objectif de sa thèse est l’élaboration d’électrodes à base de nanoarbres de silicium pour des applications supercondensateurs. Ces nanoarbres sont élaborés par CVD (Chemical Vapor Deposition) et la caractérisation des électrodes se fait par des techniques électrochimiques, ainsi que par microscopie électronique.

Afin de faire pousser des nanoarbres de silicium sur un wafer de silicium, on réalise d’abord la croissance des « troncs » grâce à des nanogouttes d’or qui vont catalyser la formation des nanofils dans le réacteur de CVD. Par la suite, un second dépôt d’or sur les nanofils permet, lors d’une seconde étape de CVD, la croissance des « branches » des arbres dont la grande surface développée peut-être mise à profit pour stocker de l’énergie. Pour un supercondensateur, les électrodes sont plongées dans un électrolyte contenant des ions, qui, lorsqu’on applique un champ électrique, forment une double couche électrochimique à l’interface électrode/électrolyte, permettant de stocker beaucoup d’énergie pouvant être restituée très rapidement.


 

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"Nano cactus"

 

 

L’image présentée par Dorian représente des nanostructures d’or déposées sur des nanofils de silicium par électrochimie, ce qui donne ces structures en forme de cactus, avant l’étape de croissance des branches des nanoarbres. Le travail de Dorian s’étend au delà de ce qu’on peut voir sur son image puisqu’il consiste ensuite à caractériser les électrodes ainsi créées par électrochimie. Pour ce faire, elles sont plongées dans un électrolyte, ici un liquide ionique, puis sont soumises à un grand nombre de cycles de charge/décharge pour tester leurs performances et durée de vie. L’objectif à terme étant ensuite d’utiliser ces électrodes pour réaliser des supercondensateurs intégrables en microélectronique, par exemple pour améliorer la durée de vie des batteries des téléphones portables, ou encore pour servir de source d’énergie à des micro-dispositifs médicaux implantables.


 

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Dorian GABORIAU, le lauréat d'Octobre pour NanoART 2014.

 

 

Novembre 2014

 

Au mois de Novembre 2014, NanoART récompense un travail collaboratif obtenu par un duo gagnant : Jorick MAES et Ruben DIERICK. Ils travaillent tous les deux en Belgique, au « cool office » du Laboratoire de Physique et Chimie des Nanostructures de l’Université de Gand. Jorick a tout juste commencé sa thèse en Septembre 2014, alors que Ruben achève la sienne, entamée en Septembre 2010.


 

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"Selenium fish"

 

 

Jorick a élaboré un échantillon de nanoparticules de Selenium que Ruben a ensuite observé en SEM. Durant l’acquisition, il est apparu que le Selenium avait formé de gros cristaux, dont un en forme de poisson.

Du domaine des cellules solaires, les auteurs du cliché ont décidé de ne pas nous révéler la nature de leur travail pour l’instant car le processus dans lequel ils utilisent ces nanoparticules de Selenium doit bientôt faire l’objet d’une publication. Le mystère sera levé, et leur expérience sera expliquée plus en détail sur cette page… à bientôt !


 

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Jorick MAES, l'un des 2 lauréats de Novembre pour NanoART 2014.

 

Decembre 2014

 

Le dernier gagnant de l’année 2014 est Louis VAURE, actuellement en deuxième année de thèse à l’INAC / SPrAm sous la direction de Pascale CHENEVIER et Peter REISS.  Louis synthétise des nanocristaux semi-conducteurs dans le but de les intégrer à des modules thermoélectrique-photovoltaïques. Ces matériaux sont synthétisés par voie dite colloïdale : elle requiert l’usage de solutions liquides dans lesquelles sont dispersées des granules de précurseurs métalliques de taille inférieure à 200 nm.


 

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"NanoGuitare""

 

L’image proposée par Louis a été obtenue avec un microscope électronique à balayage de la plateforme de nanocaractérisation de MINATEC, puis colorée à l’aide d’un logiciel.  La forme de guitare obtenue ici relève d’un coup de chance : l’arrangement des nanocristaux entre eux - et la manière dont ils se déposent sur le substrat de silicium – ne peuvent être contrôlés. 

En revanche, les paramètres utilisés lors de cette synthèse ont étés retenus pour la suite du travail de Louis, car la forme, la taille et la dispersion des nanocristaux obtenues étaient satisfaisantes, tout comme la stœchiométrie de l’échantillon.

Après sa thèse, Louis aimerait poursuivre sa carrière scientifique dans le domaine des nanomatériaux pour l’énergie.


 

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Louis VAURE, lauréat du mois de Décembre pour NanoART 2014.


Découvrez les 3 gagnants de la finale 2014


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