Plateforme technologique Nanomat'

Responsables : Michaël MOLINARI Jérome PLAIN

Lieu : Université de Reims Champagne-Ardenne - Pôle Physique FARMAN REIMS

La plateforme NANOMAT de l'URCA possède les outils suivants :
- Ellipsomètre - 100 k€ HT (Bâtiment CREA)
- Four à recuit rapide - 50 k€ HT (UFR SEN Salle Blanche)
- Microscope à force atomique pour mesures nanoélectriques - 130 k€ HT (UFR SEN Salle Blanche)
- Evaporateur canon à électron - 150 k€ HT (UFR SEN Salle Blanche)
- Microscope NanoInfrarouge et nanothermique - 250 k€ HT (Pôle Farman)
- Microscope à force atomique haute vitesse - 250 k€ HT (Pôle Farman)
- microscope à force atomique couplé fluorescence pour la biologie/Santé - 250 k€ HT (pôle Farman)
- Microscope électronique à balayage à atmosphère contrôlée et accessoires - 700 k€ HT (Pôle Farman) en cours d'acquisition

L'expertise particulière de la plateforme porte principalement sur l'utilisation et le développement de microscopes champ proche (en particuclier microscopie à force atomique) et de microscopes électroniques.
L'expertise plateforme porte non seulement sur l'utilisation usuelle de ces microscopes mais également sur des développements instrumentaux et méthodologiques originaux permettant de posséder des outils spécifiques et uniques en nanocaractérisation.
Au niveau des spécificités des expériences développées et disponibles, si tout type d'échantillons peuvent être étudiés, nous avons néanmoins spécifiquement développé les techniques de préparation d'échantillins et de méthodologies d'études de polymères (organiques, végétaux...) et du vivant (cellules, membranes...) pour des applications dans le domaine de la Santé/biologie et des Agroressources/agromatériaux. Outre l'imagerie haute résolution, notre domaine d'expertise se situe également dans l'analyse locale et la cartographie de propriétés mécaniques (forces d'adhésion entre biomolécules par fonctionnalisation de pointes, propriétés mécaniques de cellules saines ou tumorales, propriétés mécaniques d'agromatériaux et de matériaux biosourcés, matériaux polymères pour renforcement mécanique...), chimiques (nanoInfrarouge, reconnaissance moléculaire), optiques (cathodoluminescence en champ proche, techniques de fluorescence), électriques (KPFM, nanoEBIC) et thermiques (SThM).
Ces différentes analyses peuvent s'effectuer dans tout type de conditions (contrôle de température, pression variable, vide, atmosphère contrôlée en humidité, imagerie très haute vitesse) que ce soit en microscopie électronique ou en microscopie champ proche.

Parmi toutes les techniques développées, on peut en citer quelques unes particulièrement originales à l'échelle internationale et ayant profité des développements spécifiques.
* Au niveau des mesures nanoélectroniques : développement méthodologique spécifique ayant mené à dépôt de brevet (projet SATT) en cours de valorisation avec Brüker - mesures KPFM de composants polarisés (en particulier de transistors organiques) uniques au niveau international
* Au niveau de l'AFM NanoInfrarouge, il en existe uniquement 2 de ce type en France avec en plus une spécificité thermique développé localement. Son développement est lié à l'expertise des laboratoires de CA en nanospectroscopie et en thermique avec des applications particulières sur des matériaux végétaux et des polymères.
* Il y 3 microscopes AFM haute vitesse avec une configuration équivalente (couplage fluorescence et TIRF) dans le monde. Nous effectuons un développement méthodologique spécifique principalement pour des études Santé/biologie sur des cellules et des interactions membranes/peptides.
* Pour le microscope électronique à balayage à atmosphère contrôlée en cours d'acquisition, il est prévu un développement méthodologique (cryomicroscopies, cathodoluminescence champ proche, nanomécanique) basé sur les compétences des plateformes Nano'Mat et PICT pour l'étude de matériaux métalliques, semiconducteurs, d'agromatériaux ou de matériaux issus du vivant.
* Nous avons également développé pour des applications en Santé/biologie des mesures nanomécaniques sur cellules vivantes et tissus et des mesures d'adhésion entre biomolécules via fonctionnalisation de pointes AFM.

L’Université de technologie de Troyes et l’Université de Reims Champagne Ardenne ont mutualisé leurs équipements et compétences dans une plateforme de Nanofabrication et de Nanocaractérisation bi-site (Troyes/UTT et Reims/URCA) dédiée aux matériaux pour l’optique, la mécanique, la biologie et les agro-ressources. En particulier au niveau Rémois, la plate-forme est spécialisée dans l'imagerie haute résolution et la nanocaractérisation de tout type de matériaux, allant des matériaux métaliques aux végétaux et aux cellules vivantes.
Grâce aux différents microscopes présents sur Nano'Mat (microscopes optiques, électroniques et champ proche) et aux outils de caractérisation originaux associés (analyse chimique, cathodoluminescence, champ proche électrique, nanomécanique...), il est possible d'effectuer une imagerie multiéchelle (du nm à plusieurs centaines de microns) dans différents environnements de travail (vide, atmosphère contrôlée, température contrôlée). Aux fonctions classiques d'imagerie, sont associées des expériences d'analyses chimiques, d'analyses des propriétés optiques, électriques, mécaniques et thermiques permettant d'obtenir une résolution importante pour la cartographie des propriétés.
Les services offerts concernent donc principalement les techniques de nanocaractérisation permettant d'effectuer de l'imagerie haute résolution mais également de l'étude de propriétés spécifiques au niveau local.

Offre de service vers les entreprises : pas de prestation, mais des activités de recherche partenariale et de formation par la recherche sous diverses formes (stages ingénieurs à Bac+4 ou Bac+5, thèse de doctorat, contrat post-doctoral, etc.)
Equipement ouvert aux chercheurs hors établissement sous forme, soit d’un partenariat de recherche, soit au travers d’une participation aux frais de formation et de fonctionnement.