EN ACTION

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Stimulus Electrique pour la NAnoCaractérisaTION de dispositifs d’intérêt industriel

 

L’industrie, que ce soit pour la rétro-ingénierie ou la R&D, exige la caractérisation précise de tous les produits mis sur le marché. Dans de nombreux domaines, cette caractérisation doit se faire à une très petite échelle, bien inférieure au micromètre (interfaces de batteries, jonctions en micro-électroniques, capteurs, etc.) En pratique, cependant, ces dispositifs ne sont pas statiques, et évoluent en fonction de divers stimuli. Ces problématiques constituent les questions les plus cruciales au cœur du processus industriel, et auxquelles seules les conditions d’analyse « operando » permettent de répondre. Les récentes avancées technologiques en microscopie électronique permettent d’obtenir ces conditions opératoires avec une résolution nanométrique, une échelle pertinente dans de nombreux cas. EN ACTION a identifié 3 applications majeures au cœur des recherches des équipes de recherche de l’IMN et des préoccupations de leurs partenaires industriels.

En premier lieu, le domaine du stockage de l’énergie est incontournable, notamment à travers le développement des batteries dites « tout solide » qui constituent une alternative intéressante aux batteries Li-ion. EN ACTION se concentrera sur l’étude operando de la réactivité, à l’échelle atomique, des composés vis-à-vis du sodium et l’évolution des interfaces (électrolyte/électrodes) dans ces systèmes très innovants.

Ensuite, une technologies émergente liée à la découverte, à l’IMN, d’une propriété de commutation entre deux états de résistance via des impulsions électriques sera étudiée par l’observation des matériaux à une échelle nanométrique (changements de phase, contraintes locales…). EN ACTION vise à apporter des informations essentielles à la compréhension hors équilibre de ces mémoires dites « de Mott », possibles précurseurs de futurs neurones artificiels.

Enfin, instruments essentiels pour le contrôle et l’automatisation industriels (aéronautique militaire ou civile, par exemple) de nouveaux capteurs de déformation à très haute sensibilité et au comportement robuste dans des conditions de température exigeantes doivent être inventés. Pour cela, l’IMN étudie les matériaux nanocomposites carbone-métal, qui présentent des propriétés piézorésistives extrêmement intéressantes. EN ACTION se concentrera sur la compréhension détaillée des mécanismes mis en jeu dans ces nouveaux matériaux en fonction de la température.

A la fin du projet, nous serons en mesure de présenter des expériences permettant d’analyser et comprendre les évolutions temporelles lors de réactions électrochimiques (batteries), d’impulsions électriques (mémoires résistives) et d’applications de potentiel/température (capteurs).

Porteur du projet : Philippe Moreau

Soutien financier : Piloté par NExT à travers une aide de l’Etat gérée par l’Agence Nationale de la Recherche au titre du Programme d’investissements d’Avenir (portant la référence ANR-16-IDEX-0007), le projet bénéficie d’un soutien financier de la Région Pays de la Loire.

    

 

 

 

Images liées au projet EN ACTION. De gauche à droite : extrémité du porte-objet pour effectuer les contacts électriques ; nano-cristal de matériaux de batterie avant intercalation de sodium ; structure atomique du nano-cristal ; pointe recouverte de sodium préparée pour l’intercalation.