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Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne

Plateformes techniques

Le développement des nanosciences et nanotechnologies à l'uB est le fruit d'une stratégie continue d'investissements soutenue par le Conseil Régional de Bourgogne et le CPER. Un jalon majeur de cette stratégie est le bâtiment de la plate-forme technologique ARCEN (Applications, Recherches et Caractérisation à l'Echelle Nanométrique) inauguré en 2009. Implémenté au sein l'UMR CNRS 6303 «Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne» (ICB), appuyé par le CNRS et le CEA, le projet ARCEN a doté le campus de l'uB à Dijon d'une part de moyens très performants de caractérisation de la matière condensée et d'autre part de capacités autonomes de micro/nano-fabrication.

Des microscopes électroniques à transmission à très hautes performances forment le coeur du dispositif de caractérisation de la matière à très haute résolution (ARCEN/CARAC). ARCEN est également équipés des autres technologies de caractérisation de la matières indissociables des méthodes de nanofabrication : microscopes électroniques à balayage, microscopes à force atomique, microscope électronique à effet tunnel, microscopes optiques à hautes ouvertures numériques et microscopes optiques de champ proche à balayage.

La technologie de micro/nano-fabrication (ARCEN/FAB) gravite autour d'un système de lithographie par faisceau d'électrons et d'un dispositif de lithographie ultraviolette. Des dépôts de couches minces (évaporation thermique, par bombardement électronique, pulvérisation cathodique à magnétron, déposition moléculaire en phase vapeur et épitaxie par jet moléculaire) ainsi que des chambres de gravure ionique réactive constituent les autres éléments de la chaîne technologique. L'activité de nanofabrication est principalement centrée sur la mise au point de procédures pour l'élaboration de nanostructures utiles aux projets de recherches sur le contrôle des processus optiques à l'échelle sub-longueur d'onde et aux applications de type nanocapteurs chimiques ou biologiques.

Le bâtiment ARCEN place tant les équipements de caractérisation à haute performance que la technologie de nanofabrication dans un environnement optimisé en termes de l'isolation des vibrations mécanique et des fluctuations thermiques. La micro/nano-fabrication est en plus dotée du contrôle de la concentration de poussières dans une salle blanche.

Offrant les moyens de voir au nanomètre pour concevoir des applications à cette échelle, ARCEN réunit ainsi les conditions du développement des nanosciences et des nanotechnologies en Bourgogne. En plus de l'établissement d'un contexte favorable à la recherche scientifique, ARCEN accompagne l'évolution des industries régionales vers les nanotechnologies par la mise à disposition d'un potentiel scientifique impliqué dans les nanosciences et par la formation d'étudiants initiés aux nanotechnologies. ARCEN est en effet la structure d'accueil des activités pratiques des étudiants du Master en Nanotechnologies et Nanobiosciences de l'uB dont la pluridisciplinarité constitue l'une des principales originalités. La formation couvre tant les aspects fondamentaux des nanosciences (physique, chimie, biophysique) que les aspects pratiques des méthodes de caractérisation ou de micro/nano-fabrication. Au cours de leurs stages, les étudiants participent aux développements d'applications utiles aux domaines de l'opto-électronique, de la chimie, des matériaux, de la biologie, de la pharmacie ou de la médecine.

PICASSO est une plateforme d’étude sur les communications optiques ultra rapides. Elle est localisée au sein du Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne. Elle permet notamment d’étudier de nouveaux dispositifs optiques afin d’accroitre le débit dans les fibres optiques, (traitement du signal tout-optique, nouveau format de modulation, test de composants, etc…) mais également de caractériser des fibres optiques spéciales de nouvelle génération ainsi que des guides d’onde ou encore l’analyse de signaux électriques de grande bande passante. La plateforme PICASSO a avant tout un rôle stimulant avec un objectif de recherche collaborative (publications) mais est également ouverte aux industriels avec une possibilité de prestations de services externes et de valorisation de son savoir-faire.

  • Tests de composants et équipements opto-électroniques (grande bande passante des équipements : 500 GHz en optique, 50 GHz en électrique).
  • Elaboration de fibres optiques spéciales : fibres en verres infrarouges non linéaires (chalcogénures et tellurites, microstructurées ou classiques)
  • Caractérisations de fibres optiques.
  • Soudure de fibres optiques spéciales : microstructurées, verres non-linéaires. Réalisation de fibres et microfibres étirée ; Assemblage d’extrémités de fibres composites, fonctionnalisées. Epissures de fibres large diamètre : lasers à fibres de puissance, transport de faisceaux intenses.
  • Caractérisation de lasers et impulsions optiques.
  • Tests environnement systèmes avec taux d’erreur 10/40 Gbit/s.
  • Simulations numériques et modélisation de systèmes optiques.

Cette plateforme est issue de la fusion de deux plate-formes existantes, la plate-forme Lasers au Creusot et la plateforme de Frittage à Dijon qui mettent en œuvre des procédés impliquant une source de chaleur intense (Laser et courant électrique) dont les phénomènes physiques impliqués sont très proches. Cette plate-forme permettra par une mise en commun des compétences et des outils (expérimentaux, simulations) de répondre par l’innovation à des travaux de recherche, de R&D et de transfert dans le domaine de la métallurgie incluant la métallurgie des poudres, les applications des lasers de puissance et la science des matériaux. Les principaux secteurs d’activités sont le nucléaire (PNB), la défense (DGA), l’aéronautique, les transports, …

Les équipements de Frittage-Flash à Dijon sont dédiés aux travaux de R&D incluant la modélisation et la simulation des procédés, la production de prototypes, de pièces de petites et moyennes séries en vue de promouvoir les procédés Frittage et Lasers mais, plus généralement, la métallurgie et les simulations numériques associées. L'ICB met à disposition de l'industrie et de la recherche les technologies pour d’une part produire et mettre en forme des poudres le plus souvent nanostructurées (Synthèses solvothermales en continu étendues au domaine de l’eau supercritique, broyage mécanique à haute énergie) et, d’autre part, pour réaliser des frittages et des assemblages de tout type de matériaux (mise en œuvre de deux presses SPS dont une de capacité industrielle). Simulations de procédés en vue d’en maitriser les étapes déterminantes : (i) pour modéliser des écoulements dans des réacteurs chimiques (ii) pour concevoir des outillages de frittage permettant de maitriser les gradients thermiques et mécaniques générés lors d’un frittage sous charge.

Le hall laser de l'ICB au Creusot mettant en œuvre des procédés lasers et/ou conventionnels de moyenne et haute énergie, fait partie des plus importantes de France. Elle est organisée en deux axes : assemblage et fonctionnalisation des surfaces. Le savoir –faire développé depuis 25 ans a permis de développer une approche pluridisciplinaire (thermique, hydrodynamique, mécanique, métallurgie, physico - chimie) et multi échelle, permettant d’appréhender les phénomènes qui interviennent lors de l’interaction du faisceau énergétique avec la matière et les effets induits par cette interaction. L'activité couple les aspects expérimentaux : optimisation des procédés (plans d’expériences), Instrumentation du procédé (imagerie rapide, thermométrie, thermographie, caractérisations physico-chimiques et mécaniques) avec la simulation numérique multi physique (thermo-hydraulique, mécanique) afin de comprendre les phénomènes et de maitriser leurs conséquences pour répondre aux interrogations scientifiques mais aussi aux problématiques industrielles. L'articulation avec le monde socio-économique se fait via Welience/SATT Grand Est.

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