AUTO-oscillations de Nano-Objets MécaniquES – AUTONOMES

Les systèmes électromécaniques à l'échelle micronique (MEMS) sont déjà des composants indispensables pour certains objets de la vie courante comme par exemple les airbags de voiture. L'industrie microélectronique leur prédit un grand avenir car leur miniaturisation à l'échelle nanométrique donnera lieu à des circuits de plus grande sensibilité et moins consommateur d'énergie : les NEMS. Ils constitueront d'ailleurs un important relais de croissance (dans le cadre de la stratégie more than Moore ) pour cette industrie proche des ses limites: leur laboratoire de recherche sont déjà au quasi-ultime noeuds à 32 nm. Une telle miniaturisation constitue un véritable défi car il est couramment admis que la plupart des techniques MEMS sont inopérantes à l'échelle nanométrique. Un important travail de recherche fondamentale est alors indispensable pour le développement d'outils innovants et la mise en évidence de nouveaux effets en nanomécanique. - - Au cours de ses travaux sur les nanotubes de carbone, pendant sa thèse, le porteur du projet a mis en évidence pour la première fois dans un NEMS, un phénomène d'accordement en fréquence sous l'action d'une tension électromécanique. Ce résultat eut un retentissement international et donna naissance à un certain nombre d'autres avancées dans différents groupes spécialisé dans les NEMS. Très récemment, il a repris ses études en nanomécanique et vient d'obtenir, par une approche originale, des résultats très prometteurs sur des phénomènes d'auto-oscillation. A terme cette découverte ouvre la voie vers la première réalisation de NEMS comme composant actif et pourrait s'imposer comme un remède au problème parfois jugé insurmontable de diaphonie dans les NEMS. - - Au cours de ce projet, nous souhaitons mettre en place un équipe spécialisée dans les NEMS et profiter de la dynamique apportées par nos récents résultats. Nos études mettront en jeu des domaines aussi variés que l'émission de champ, la physique non-linéaire, l'électronique haute fréquence, la synthèse et fabrication de nanostructure, les simulations numériques. L'étude des NEMS dans un régime d'auto-oscillation constitue une approcha très originale et nous avons défini trois objectifs majeurs. - - 1. Une étude la plus complète possibles des phénomènes d'auto-oscillation dans les NEMS à base de nanofil et de nanotube de carbone. Nous explorons notamment les effets de géométrie, d'environnement capacitif, de la température, du vide et d'autres mécanismes d'auto-oscillation tel que l'excitation par un laser. - - - 2. L'amélioration des mécanismes de transduction par des effets non-linéaire tels que le mode locking. Nous étudierons les effets d'accrochage avec une fréquence externe proche du seuil d'auto-oscillation. Nous nous intéresserons aux effets de couplage interne de mode de vibration et leur impact sur les pertes énergétiques ainsi qu'à l'apparition de phénomène chaotique. Un soutien théorique externe est envisagé. - - - 3. La modélisation et la réalisation d'un composant auto-oscillant fonctionnant au GHz en configuration doublement maintenu (doubly clamped). Nous bénéficierons pour se faire du soutien de l'alliance inter-laboratoire que nous venons de conclure au travers du cluster micro-nano de la région Rhône Alpes. Comme étape intermédiaire nous produirons un nano-résonateur doublement maintenu en configuration transistor à effet de champ. - - - Pour effectuer ce programme de recherche, nous demandons un soutien pour la réalisation d'un système expérimental spécialement conçu pour l'étude des NEMS sous UHV et l'achat d'équipements expérimentaux d'électronique haute fréquence (générateur, oscilloscope). - - - ...