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Projet ERC – Starting Grants « SMART » Scanning Microscopy using Active Resonating nanoTips Bernard LEGRAND – UMR 8520 IEMN. CNRS INST2I - Réunion des directeurs d’unités – 14 avril 2009. Formation initiale (Lille) Ingénieur en électronique DEA d’électronique. CR2 CNRS Section 08 - PowerPoint PPT Presentation
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Projet ERC – Starting Grants « SMART »
Scanning Microscopy using Active Resonating nanoTips
Bernard LEGRAND – UMR 8520 IEMN
CNRS INST2I - Réunion des directeurs d’unités – 14 avril 2009
Formation & parcours
1996 1997 2000 2001 2005 2008
Formation initiale (Lille)Ingénieur en électroniqueDEA d’électronique CR2 CNRS
Section 08IEMN CR1
Thèse (Lille)
Ph.D.CNET (Bagneux)
Nanosciences
Semi-conducteurs, SPM
Propriétés de nanostructures
semiconductrices
Lithographie AFM pour la fabrication de
nanocomposants
Micro & nanotechnologies
MEMS & NEMS
Réalisation demicro-actionneurs et de
micro-capteurs
Micro et nanorésonateurs électromécaniques et
caractérisation
Contexte du projet et motivation
Depuis 2000 : convergence de nombreuses disciplines à l’échelle nanométrique
La microscopie à force atomique : outil précieux et incontournable…
… mais : accès au comportement dynamique de nanosystèmes en milieu liquide ?
X
Y
Z
Sample
Piezoelectricscanners
Piezoelectricdriving
Opto-electronicsensing
+ -
To signal processingand feedback control
Cantilever
Tip
X
Y
Z
Sample
Piezoelectricscanners
Piezoelectricdriving
Opto-electronicsensing
+ -
To signal processingand feedback control
Cantilever
Tip
Contexte du projet et motivation
Verrous : fréquence de résonance et comportement hydrodynamique de la sonde
Apports des microsystèmes et microtechnologies ?
rupture technologique dans le concept de la sonde AFM utilisation de résonateurs électromécaniques
Marc Faucher - IEMN
Contexte du projet et motivationPoints-clefs des résonateurs MEMS :Mode de vibration elliptique de l’anneau :
- fréquence MHz – GHz- comportement hydrodynamique
Actionnement et détection intégrésFabrication collective
Objectifs du projet :Sondes AFM à base de résonateurs MEMS
- Fréquence > 100 MHz- Résolution en temps = µs- Sensibilité en force <10-13 N.Hz-0.5
- Pointe dans le plan
Déroulement - Conception et fabrication technologique- Caractérisation, acquisition et traitement du signal- Interfaçage avec une base d’AFM commercial- Activités de démonstration
X
Y
Z
Sample
Piezoelectricscanners
Integratedelectrostaticdriving
Integratedcapacitivesensing
MEMS ring resonatorElliptical mode
+ -
To signalprocessingand feedbackcontrol
Tip
X
Y
Z
Sample
Piezoelectricscanners
X
Y
Z
Sample
Piezoelectricscanners
Integratedelectrostaticdriving
Integratedcapacitivesensing
MEMS ring resonatorElliptical mode
+ -
To signalprocessingand feedbackcontrol
Tip
Contexte du projet et motivation
Impact potentiel :
Etude de la dynamique de nanobiosystèmes en milieu liquide- Visualisation directe, complémentaire à d’autres techniques- Conformation de protéines, moteur ATP-synthase, réactions biochimiques…- Aide à la compréhension de mécanismes fondamentaux
Instrumentation- Autres applications de l’AFM
- Recherche et industrie- Imagerie rapide
- Sondes AFM sans laser : facilité de mise en œuvre
Transfert- 15 000 AFM dans le monde- Sondes AFM « consommable »
Candidature à l’ERCMotivations :
Sondes AFM à base de résonateurs MEMS :- approche originale d’une problématique scientifique et technologique- projet ambitieux / impact potentiel
Projet à la convergence des compétences personnelles AFM et MEMS
Premières réalisations / prototypes dépôt d’un brevet
Durée et montant des financements alloués / confiance
Objectif personnel
Candidature à l’ERCDéroulement :
1er appel : long processus…
- fin décembre 2006 : publication de l’appel à projet- avril 2007 : dépôt du dossier « court » - PE6 Engineering Sciences- juillet 2007 : résultats de la première étape de la sélection- septembre 2007 : dépôt du dossier « long »- novembre 2007 : interview orale à Bruxelles- janvier 2008 : résultats finaux- mars 2008 : « négociation » avec la Commission - août 2008 : signature du Grant Agreement- septembre 2008 : démarrage effectif du projet
… très sélectif : 3%, mais une opportunité unique !
La Grant ERC
Montant alloué par l’ERC : 1 500 000 € sur 5 ans (coût complet 2 400 000 €)
Coûts de personnel(effort total : 315 ho.mois)
Equipements(caractérisation etmicroscope AFM)
Consommables(frais de technologie)
Moyens très importants Autonomie « Accélérateur » pour l’activité de recherche
Déroulement du projet SMART
0 (2008) Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 (2013)
Fres5 MHz 80 MHz 200 MHz 500 MHz 1 GHz
AFM imaging in air
AFM imaging in liquids
Force spectroscopy
Dynamical analysis of bio-nanosystemsCurrent prototype
Roadmap technologique : réduction de taille et augmentation des performances
WP2:MNEMS technology
and fabricationWP3:
CharacterizationWP4:
Electronic interfaces,signal processing
WP5: Integration andAFM demonstration
WP1:Device architecture,design and modelling
WP0: Project management and dissemination
WP2:MNEMS technology
and fabricationWP3:
CharacterizationWP4:
Electronic interfaces,signal processing
WP5: Integration andAFM demonstration
WP1:Device architecture,design and modelling
WP0: Project management and dissemination
Equipe actuelle :3 permanents CNRS (2.25 etp)1 post-doc (1 etp)1 doctorant (1 etp)1 ingénieur d’études (0.5 etp)