Nanosciences fondation

nanoART 2013

Les lauréats de nanoART 2015

The nRai® & OCSiAl® Nano Imagery Contest

 

 


 

Janvier 2015

 

En 2015, la première image lauréate nous a été soumise par Jonathan QUINSON, un doctorant de l’Université d’Oxford, au Royaume-Uni. 

Après des études à l’ESPCI ParisTech et un Master en Chimie Verte à l’Imperial Collège de Londres, Jonathan a rejoint le Département des Matériaux à Oxford en 2011. Son travail se concentre sur la conception de nanomatériaux à base de carbone destinés à des applications d’électrocatalyse biologique pour la génération d’énergie avec le Prof. Nicole Grobert (Département de Matériaux) mais aussi le Prof. Kylie Vincent (Département de Chimie).

Le développement de nanomatériaux à base de carbone est particulièrement intéressant pour obtenir des électrodes avec de larges surfaces pour des applications dans les nouvelles énergies  - comme des piles à combustible ou des nouveaux systèmes de catalyse. Ces matériaux sont facilement modifiables à l’aide de nanoparticules métalliques, de molécules organiques ou encore d’enzymes catalytiquement actives; il est donc possible de pousser encore davantage la fonctionnalité des nanomatériaux à base de carbone pour répondre à des besoins très spécifiques. 

 

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"Nanosea"

(Les couleurs ont été ajoutées par retouche numérique)

 

Jonathan a fabriqué le réseau de nanotubes de carbone multi-feuillets représenté dans cette image. Pour cela, il a utilisé à un procédé de dépôt chimique en phase vapeur, dans laquelle le précurseur est transporté jusqu'au substrat au moyen d'un aérosol (AACVD).  Les nanoparticules de platine qui recouvrent (et ici « décorent sous forme de gouttes») ce réseau servent à obtenir de plus forts courants éléctrocatalytiques. Lors de la caractérisation de son échantillon, Jonathan a saisi l’opportunité de prendre ce cliché par microscope électronique à balayage– avant de le coloriser par un traitement d’image approprié.

Jonathan concentre aujourd’hui son travail sur l’emploi d’enzymes qui représentent d’excellentes alternatives en tant que bio-électro-catalyseurs pour remplacer le platine (de plus en plus rare et donc de plus en plus onéreux) dans les piles à combustible. Il envisage de continuer sa carrière dans la recherche académique, tout en travaillant au sein de collaborations industrielles sur l’amélioration de nos futures piles à combustible.

 

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Jonathan QUINSON, le lauréat de Janvier pour NanoART 2015.

Février 2015

 

Le lauréat de ce mois-ci, Jinhyung PARK a obtenu son Doctorat de l’Université de Turin en Italie avant de venir s’installer à Grenoble pour son Postdoc. Il a donc commencé son Postdoc en Février 2014 dans le cadre du projet ‘QuePhelec’ de l’ANR at INAC/SPrAM sous la supervision de Dmitry ALDAKOV et travaille au sein d’un partenariat entre différentes institutions de recherche en France, localisées à Nantes, Marseille et Limoges. Ses recherches, comme celles de ces institutions sont centrées sur le développement de technologies applicables aux cellules photovoltaïques. Et pour Jinhyung, il s’agit en particulier de la fonctionnalisation d’échantillons de nanofils de CuSCN.

 

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"Flowers in nano-garden"

(Les couleurs ont été ajoutées dans un but artistique)

 

Au cours de ce projet, Jinhyung travaille donc sur des échantillons de nanofils de CuSCN qui est un matériau bien connu pour ses propriétés de transport de trous – une caractéristique très intéressante pour les applications aux cellules photovoltaïques. La fonctionalisation de ces échantillons se fait en les immergeant dans un acide faible, l’acide mercatopropionique. Cette image, acquise au microscope à balayage électronique, montre un échantillon qui a été immergé pendant une heure avant de conduire à la formation de cette structure en forme de fleurs. Jinhyung va maintenant en déterminer la composition grâce à plusieurs techniques comme la spectrométrie photoélectronique X ou l’analyse dispersive en énergie.

 

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Jinhyung PARK, le lauréat de Février de NanoART 2015.

 

Mars 2015

 

En Mars 2015, le lauréat du concours NanoART est Vincent CALDEIRA, actuellement en première année de thèse au LEPMI dans un partenariat avec l’entreprise EASYL, spécialisée dans la synthèse de poudres céramiques. Le sujet de sa thèse concerne l’étude de matériaux d’anode à base de zinc et d’électrolytes pour des applications aux batteries alcalines rechargeables – destinées notamment à une utilisation dans les véhicules hybrides ou électriques.

 

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"L'entrechoc des formes et des matières"

Vincent a mis en évidence le cristal de zincate de calcium en vert, l’oxyde de zinc dans deux géométries différentes en bleu et rouge et l’hydroxyde de calcium en jaune.


 

Le travail de Vincent se porte en particulier sur le zincate de calcium, un composé cristallin synthétisé à partir d’oxyde de zinc et d’hydroxyde de calcium. La première partie de sa thèse consiste à en étudier les caractéristiques physico-chimiques et cristallographiques à l’aide de plusieurs méthodes d’analyse : diffractométrie de rayons X (DRX), analyse thermogravimétrique (ATG), mesures de surface spécifique (méthode BET), microscopie électronique à balayage (MEB), dont « MEB-LI » microscopie électronique à balayage et à localisation identique et spectrométrie d’absorption atomique (SAA). Dans la seconde partie de son travail, il s’agira pour Vincent de trouver les bons additifs pour l’électrode et de formuler un électrolyte adapté à celle-ci afin d’étudier les performances électrochimiques de ses matériaux. Le but final étant de parvenir à une batterie qui puisse être commercialisée.

 

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Vincent CALDEIRA, le lauréat de Mars de NanoART 2015.

Avril 2015

 

Félicitations à Viktoriia GORBENKO, une doctorante du labex MINOS, actuellement en fin de troisième année. Elle travaille sous la supervision commune de Franck BASSANI et Thierry BARON au LTM-CNRS et de Jean-Paul BARNES au CEA-LETI/DTSi/SCMC. Sa thèse porte sur la caractérisation physico-chimique d’ hétérostructures III-V, obtenues par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD en anglais), sur des disques de silicium de 300 mm de diamètre. L’une des applications envisagées pour ces matériaux concerne les canaux à haute mobilité au sein d’architectures tri-dimensionnelles de certains transistors ( comme les FinFET, les « transistors à effet de champ à ailette », par exemple). Au-delà d’un usage en micro-électronique, de tels puits quantiques logés au cœur d’une nanostructure peuvent aussi être très précieux dans le domaine de la photonique, aussi bien pour l’émission que pour la détection de particules de lumière.

 

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"Nano récif de corail"

(Couleurs et poissons ajoutés pour des raisons artistiques)


 

Toutes les techniques requises à Viktoriia pour réaliser ses travaux de thèse sont réunis sur la Plateforme de Nanocaractérisation (PFNC) du CEA Grenoble. Cette image en microscopie électronique à balayage a été réalisé après qu’une pointe contenant un puit quantique InGaAs/AlAs soit ‘sculptée’ à l’aide d’un faisceau d’ions focalisé. Lorsque Viktoriia l’a observée, aprés son analyse en tomographie par sonde atomique, elle trouva que cette point pouvait faire penser à un recif de corail, ce qu’elle entrepris de révéler par l’usage de couleurs additionnelles, et par la superposition de petits poissons sur la composition.

 

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Viktoriia GORBENKO, lauréate du mois d’Avril pour NanoART 2015.


 

Mai 2015

 

Le lauréat de NanoART en Mai 2015 est Michal STANO, un doctorant du LabEx LANEF. Il a commencé sa thèse sur le thème nanophysique/nanomagnétisme en Octobre 2014 sous la supervision d’Olivier FRUCHART. Michal travaille en collaboration avec plusieurs autres chercheurs de l’Institut Néel et Spintec à Grenoble, du CEMES de Toulouse, du synchrotron Elettra en Italie et d’Allemagne.

Son sujet de recherches est l’étude des propriétés magnétiques de nanofils cœur-coquille (avec une enveloppe ou un cœur magnétique) et le mouvement de la paroi de domaine de ces systèmes. Ce projet comprend deux parties majeures : premièrement, la fabrication des nanofils ou nanotubes, et ensuite l’étude de leurs propriétés magnétiques, à la fois expérimentalement et par la simulation.


 

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"Blossoms from nanoporous garden"
(Sur cette image, on voit en arrière-plan la matrice d’alumine. La partie centrale est occupée par une excroissance de nickel légèrement poreuse (on peut y voir une forme de fleur, de chou-fleur ou même de tarte aux myrtilles), qui a très probablement poussé au dessus de nanotubes.)


 

La fabrication des nanofils et nanotubes comprend plusieurs étapes ; à la fin du processus, on peut obtenir un résultat similaire à celui de l’image. En premier lieu, Michal a utilisé une matrice d’alumine nanoporeuse non conductrice et a déposé une couche d’or sous cette matrice. Ensuite, les pores ont été remplis de nickel par dépôt électrochimique (galvanoplastie) utilisant la couche d’or comme électrode. Si la couche d’or est épaisse et compacte, le processus conduira à la formation de nanofils. Si la couche d’or est au contraire très fine et poreuse, la croissance de nanotube est alors possible dans certaines conditions.

Ici, le but était de préparer des nanotubes magnétiques de nickel. A la suite de la procédure précédente, la partie supérieure de la matrice a été partiellement éliminée (gravée par des ions d’argon accélérés). Un microscope à balayage électronique a été utilisé pour déterminer si des nanotubes ou des nanofils étaient présents. Malgré le processus de gravure, des excroissances de nickel sont présents sur l’échantillon. La forme de ces excroissances est un des indicateurs de la présence de nanotubes au dessous. Après une gravure suplémentaire, on peut effectivement révéler la présence des nanotubes.


 

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Michal STANO, lauréat du mois de Mai pour NanoART 2015


Juin 2015

 

Le laureat de NanoART en Juin 2015 est Stanislav BARDY. Il étudie l’ingénierie physique et les nanotechnologies à l’université de Brno en République Tchèque et est actuellement en stage a l’université technique d’Eindhoven. Stanislav fait partie du groupe de recherche “Molecular Materials and Nanosystems” qui est supervisé par Dr. Kees FLIPSE. Leur principal sujet de recherches est le graphène epitaxié sur SiC et le graphène epitaxié hydrogéné. Stanislav se concentre sur la caractérisation du graphène epitaxié hydrogéné par microscopie à force électrostatique. L’avantage principal du graphène epitaxié est qu’il croît directement sur un substrat isolant (dans ce cas du SiC). L’hydrogénation du graphène induit du ferromagnétisme, une caractéristique très intéressante tant pour l’industrie - pour des dispositifs spintroniques par exemple – que pour la recherche fondamentale sur des propriétés physiques comme l’effet Hall quantique.

 

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"Epitaxial graphene landscape"

 

L’image de Stanislav a été acquise lors d’une vérification d’échantillon par AFM après la croissance du graphène. Ici, la gravure du SiC ayant précédé cette croissance est irrégulière ce qui a causé des structures à la surface de l’échantillon. La gravure a créé ces structures en forme d’arbres ou de paysages. Sur l’image, il y a deux différentes régions couvertes soit par une monocouche (en bleu) soit par une bicouche (en vert) de graphène.

 

Après ce stage, Stanislav va entamer sa dernière année d’études, durant laquelle il devra rédiger un mémoire. Par la suite, il prévoit de travailler dans une entreprise technologique, de préférence à l’étranger.

 

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Stanislav BARDY, le lauréat de Juin pour NanoART 2015.


Juillet 2015

 

Le lauréat de NanoART en Juillet 2015 est Stefan SAMOCIUK, dont la particularité est d'être un chercheur indépendant. En effet, il travaille sur un projet - "clear skies" - financé uniquement par ses propres ressources. Stefan est diplômé de l'Université de Lancaster au Royaume-Uni où il a étudié la physique nucléaire et la physique des particules. Il a commencé par travailler dans le domaine de l'exploration minière en utilisant des isotopes nucléaires. Puis, il est devenu chef de projet dans une société d'infographie à Paris, tout en conduisant des projets d’exploration menés informatiquement en Afrique, en Indonésie et au Royaume-Uni. Maintenant, Stefan travaille soit depuis un petit laboratoire informatique dans sa ferme dans l'Ouest du Pays de Galles (Royaume-Uni), soit en utilisant le cluster du superordinateur national de « High Performance Computing » au Pays de Galles pour produire des séquences d'animation complexes. Son étude est basée sur le fait qu’avec le déplacement dans l'échelle nanométrique et picométrique à des fréquences croissantes (échelle téra/péta), la géométrie des matériaux à motifs devient la caractéristique primordiale pour leur fonctionnement et leur conception. Maintenant qu’il a découvert un système mathématique, basé sur les nombres premiers, qui modélise les structures possédant une géométrie complexe et des propriétés de type treillis périodique, la prochaine étape pour Stefan est de voir si ces modèles mathématiques peuvent être utilisées pour concevoir des systèmes à l’échelle nanométrique, en particulier pour la photonique.

 

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"Very Large Scale Photonic Integration, VLSPI"
(Clickez sur l'image pour l'ouvrir en haute résolution)

 

L'image est une modélisation informatique de VLSPI (Very Large Scale Photonic Integration). C’est un modèle de géométrie appliqué à un type de réseau cristallin photonique connu, qui modélise des trous dans un substrat de silicium. Deux paramètres ont été utilisés, la position du trou sur le réseau et son rayon. Pour des fréquences optiques, l'espacement des trous serait d’environ 500 nm et le diamètre des trous de 50 à 200nm. Ces géométries pourraient également être utilisées dans d'autres configurations telles que des nanopiliers ou des nanotubes.

Une grande partie de la recherche en photonique actuelle est destinée à la production de dispositifs optiques qui seront utilisés comme composants de haute fréquence dans les ordinateurs et les équipements de communication. Le travail de Stefan est une approche basée sur des géométries complexes à base de treillis dont le but premier est de savoir comment ces géométries pourraient modifier des faisceaux de lumière ou une information encodée. Il compare cela à se demander si un ensemble de règles de calcul peut être transféré directement à une géométrie, créant un algorithme matériel. Les applications pratiques à cette théorie seront des appareils comme les ordinateurs optiques. Pour Stefan, l'aspect le plus attrayant de ces géométries est qu'elles peuvent être très complexes, comme dans le cas VLSPI, voire ultra complexe, et pourraient déboucher sur des systèmes ultra rapide pour le chiffrement et l'encodage par exemple.

 

Stefan est maintenant à la recherche de collaborateurs pour appliquer ces géométries à des périphériques physiques à l'échelle nanométrique et aussi pour la caractérisation de nouvelles propriétés optiques potentielles. Si vous êtes intéressé pour collaborer ou si vous voulez en savoir plus à propos de son projet, vous pouvez le contacter ici: stefan@transcoderesearch.com


 

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Stefan SAMOCIUK, le lauréat de juillet de NanoART 2015.

Août 2015

 

La lauréate du concours NanoART pour le mois d’août 2015 est Sayari Biswas, une doctorante du Département des sciences appliquées à l’Indian School of Mines (ISM), à Dhanbad, en Inde. Après une année passée au Laboratoire des matériaux et génie physique (LMGP) à Grenoble dans le cadre d’un programme d’échange de doctorants, Sayari est retournée en Inde à l’ISM Dhanbad en octobre 2015.
Sayari travaille actuellement sur les couches fines de TiO2 dans le but de les utiliser comme photo-anode dans des cellules à pigment photosensible (en anglais DSSC, Dye-Sensitized Solar Cell).

 

Nanorose

 

Ainsi, à l’ISM, elle a commencé par déposer des nanoparticules de TiO2 par la méthode de «dip coating». Puis, après son entrée au LMGP, elle a fait croître des nanofleurs, comme celle sur la photo lauréate, sur un substrat en verre recouvert d’ITO en utilisant un aérosol (aerosol assisted MOCVD). Elles sont denses sur le substrat (bien qu’on ne voit qu’une seule fleur sur la photo) et assez stables malgré la variation de température. Ces fleurs ont des pétales nanométriques (environ 10 nm d’épaisseur) orientés dans des directions différentes, ce qui augmente la surface disponible pour l’absorption du colorant et ainsi la diffusion de la lumière. Ainsi, une plus grande quantité d’énergie solaire absorbée devrait augmenter le rendement de la cellule.
Ainsi, dans un futur proche, l’objectif de l’équipe de Sayari est de fabriquer des DSSC avec ces nanofleurs contenant des couches fines et de les modifier peu à peu en utilisant d’autres méthodes de dépôts comme la méthode de « dip-coating ». La partie fabrication se fera en collaboration avec le Laboratoire de réactivité et de chimie des solides (LRCS) d’Amiens (France) et le reste du travail se fera à l’ISM Dhanbad.
La fabrication et la caractérisation des couches fines de TiO2 ont principalement été réalisées par Sayari, avec un grand soutien du Dr. David Muñoz-Rojas, du Dr. Carmen Jimenez et du Dr. Jean-Luc Deschanvres, qui travaillent actuellement au sein d’un groupe de recherche.
Sayari défendra sa thèse en mars 2017. Après cela, elle souhaiterait trouver un poste de post-doctorant, de préférence dans le même domaine de recherche.

 

Sayari Biswas, lauréate du concours en août 2015


September 2015

 

Tony Printemps, our September winner, started his PhD on electron tomography in November 2013, with Pierre Bleuet and Lionel Hervé (from CEA – Leti) as supervisors.
He’s  from La Rochelle in France. He did preparatory classes in Nantes (France) for 2 years, then he followed engineering courses in Ecole Centrale Lyon (France) and a master called Nanoscale engineering (a partnership between 3 universities : Ecole Centrale Lyon, INSA Lyon and Université Claude Bernard Lyon 1).

 

Lighted nano-candle in high-vacuum


He usually prepares samples, but this one was made by Guillaume Audoit (a PhD working on the same lab than Toni). Toni made the STEM image and the colorization in false colors.  
He still work on electron tomography : a non-invasive 3D imaging technique at nanometer scale. He is currently working on mathematical reconstruction under constraints to improve the quality of 3D reconstruction. This means that prior knowledge on the object is used to help the mathematical reconstruction.

 

 

Tony Printemps, the September laureate of NanoART 2015


October 2015

 

Maxime Legallais, our October winner, started his PhD on October 2014 at IMEP and LMGP, with Mireille Mouis from IMEP-LAHC and Céline Ternon from LMGP as supervisors.
The aim of his PhD is to study the electrical properties of silicon nanonets (acronym of NANOstructured NETwork) made of randomly oriented silicon nanowires.
This work has been done during the fabrication of the silicon nanonets for his PhD.

 

NanoRibbon for the World AIDS Day


After growth of silicon nanowires by Vapor-Liquid-Solid process onto wafer, they are dispersed in deionized water by sonication. Then, nanonets are formed during the filtration of this solution through a membrane. Finally, they are transferred onto a substrate by membrane dissolution. The image has been obtained during the morphological characterization by SEM of the nanonet after its transfer. During the filtration process, one of the nanowires surprisingly formed a loop, with an impressively small radius of curvature. As it evoked the World AIDS Day symbol, a red ribbon has been overlapped on it to emphasize resemblance.
Silicon nanowires have been grown by Thierry Baron, Bassem Salem and Thierry Luciani from LTM. Then, the fabrication and characterizations of the nanonets have been made by Maxime.
Thanks to this work, he is currently integrating these nanonets into field effect transistors by standard microelectronic processes (such as photolithography, wet and dry etching, metallic evaporation, thermal annealing). He is also characterizing electrically these devices by probe measurement as a function of network density, channel length, doping level of silicon nanowires. Finally, DNA biosensors will be fabricated with these nanonet-based transistors.
Furthermore, his PhD will be supported by the H2020 European Project called "Nanonets2Sense" from February 2016.
After his thesis, Maxime will probably go to USA in order to perform post-doctoral research and/or to find a job there.

 


Maxime Legallais, the October laureate of NanoART 2015


November 2015

 

Meriam Ben Khedim, our November winner, started her PhD in September 2013, with Laurent CAGNON (NEEL), Valerie SERRADEIL (STMicroelectronics) and Daniel BOURGAULT (NEEL) as supervisors . Meriam is from Tunisia.

 

Thermoelectric mushrooms


Her thesis is a collaboration with R&D-STMicroelectronics. The final purpose is to develop a prototype of thermogenerator as electrical supply for electronic devices from body heat; and as Meriam want to join industrial R&D working on new energies after her PhD, it was the best theme to choose.
Meriam is taking care of all processing steps, with sometimes some support of her supervisor.
Meriam is still working on the same work : thermoelectric nanowires, fabrication and characterization and assembly…, the main subject of her thesis.
After her thesis, she would like to be R&D engineer on new energies.

 


Meriam Ben Khedim, the November laureate of NanoART 2015


December 2015

 

Hector Corte, our December laureate, is from Spain and he get there his B.Sc. in Physics and a M.Sc. in complex systems. He moved to UK in 2012 and started a Ph.D. at the National Physical Laboratory / Royal Holloway University of London in 2013. He’s now in the final year of his Ph.D, with Dr. Olga Kazakova from NPL and Dr. Vladimir Antonov from RHUL as supervisors.

 

Magnetic bead islands


He works on nanomagnetism. His team studies magnetism within nanoscale devices, trying to develop sensors for detecting single magnetic particles. The image is a deposition of magnetic particles where we can see different levels of aggregation. They were trying to get individual particles because they use them to build magnetic probes for magnetic force microscopy.
The team’s project is a collaboration between the PTB in Germany, INRIM in Italy and NPL in United Kingdom (and a number of universities).
Hector designs the magnetic nanoestructures. They are fabricated in Germany at the PTB, he characterize them at the NPL and perform the single magnetic bead detection experiments.
Numerical simulations are done at INRIM in Italy. Magnetic force microscopy probes were fabricated in France, at the Néel Institute.
The beads in the image are commercially available. He deposits them and took the image with the SEM system at NPL. The team is developing magnetic force microscopy probes in collaboration with the Surrey University and the Néel Institute.
The goal is to develop sensors for detecting magnetic particles, mainly for biomedical applications. At the moment Hector is studying magnetoresistive effects on magnetic nanoestructures, and how proximity of a magnetic particle can affect those nanoestructures electrical properties.
After the thesis, Hector would like to keep working with the same people, if possible, remaining at NPL, if not, within one of the partners in the project.

 


Hector Corte, the December laureate of NanoART 2015