Nanosystèmes électromécaniques avec actionnement et détection piézo-électriques intégrés – NEMSPIEZO

Les 20 dernières années ont vu l’émergence des MicroSystèmes Electromécaniques pour un large spectre d’applications à partir des projecteurs numériques, en passant par les « airbags » comme systèmes pour la sécurité de passagers jusqu’aux capteurs pour la biologie. La poursuite de la miniaturisation de ces systèmes (vers les NanoSystèmes Electromécaniques ou NEMS) offre des perspectives à haut potentiel dans des domaines allant de la nanomédecine jusqu’à la mécanique quantique. La contrepartie à ces avancées réside dans l’apparition de défis scientifiques et technologiques qui doivent être abordés simultanément, de front. Ainsi, dans le cas des NEMS, au-delà de la fabrication de ces structures, ces défis adressent en même temps la détection de mouvements à très haute fréquence tout en atteignant des résolutions de mesure d’ordre sub-nanométrique. L’actionnement et la détection associée de mouvements de très faible amplitude étant la condition nécessaire pour exploiter pleinement le potentiel des NEMS, ceci devient l’objectif principal de notre projet NEMSPIEZO dont le but ultime est de développer des moyens de transduction intégrée sur la base de matériaux piézo-électriques dédiés aux NEMS. Les deux obstacles majeurs pour le développement de NEMS piézo-électriques sont la difficulté de détection de mouvements à la nanoéchelle et la miniaturisation ultime de matériaux piézoélectriques sans altérer leurs propriétés de transduction mécano-électrique. L’objectif de notre projet est d’adresser ces limites par une approche multi-disciplinaire en traitant simultanément les effets (et leur compréhension) de la diminution de taille des matériaux piézo-électriques afin d’optimiser leur intégration au sein de nouveau nanodispositifs fonctionnels, le développement de technologies innovantes de structuration et caractérisation de matériaux piézo-électriques à la méso-échelle et le développement des outils de simulations adéquats nécessaires à la modélisation du comportement de NEMS piézo-électriques. Afin d’atteindre ces objectifs, le consortium NEMSPIEZO réunit au sein d’un partenariat unique des compétences complémentaires dans les domaines de la nanofabrication, caractérisation de matériaux, modélisation numérique et analytique, intégration. Les stratégies développées pour interfacer la nano- avec la macro-échelle seront mises au service du développement de démonstrateurs préliminaires pour la détection ultrasensible de masse ou bus quantiques pour le traitement d’information quantique.