PNANO - PNANO : Nanosciences et nanotechnologies

Plateforme Instrumentale Avancée dédiée à la Nanomanipulation Haptique d'Objet – PIANHO

Résumé de soumission

L'objectif de PIANHO a été le développement instrumental d'une plateforme multisensorielle pour
l'exploration et la manipulation dans le Nanomonde adaptable à une ligne de lumière du synchrotron.
L'étude de la matière par les rayons X joue un rôle majeur dans la science dans quasiment tous les
domaines (médecine, sciences des matériaux, chimie, biologie). Récemment le besoin croissant de
faisceaux de rayons X adaptés aux Nanosciences et Nanotechnologies est apparu ; Pour y répondre,
l'ESRF a dédié quelque unes de ces lignes à cette demande1. L'étude par faisceaux X de la matière offre
de nombreuses possibilités mais présente quelques limitations : (1) les rayons X sont très sensibles à la
composition chimique d'un échantillon mais pas à sa morphologie ; (2) les rayons X sont puissants
mais ne permettent pas d'exercer de manière contrôlée et quantifiable une contrainte mécanique sur
les échantillons ; (3) les rayons X de taille nanométrique sont instables spatialement rendant très
délicats et longs l'alignement faisceau-­--micro/nano-­--échantillon et le maintien de l'objet au coeur du
nano-­--faisceau. De son côté, la microscopie à force atomique est connue depuis plusieurs années pour
sa capacité à caractériser la morphologie des nano-­--objets ainsi qu'à les manipuler spatialement et/ou
les déformer mécaniquement. Cependant, le manque d'interactivité de l'AFM dans la réalisation de
tâches complexes de manipulation doit être surmonté.

Couplage d'une station préhensile à deux nano-­--doigts avec une interface multisensorielle pour le
pilotage en modes haptique ou robotisé.
Pour obtenir un instrument versatile capable de caractériser un échantillon par imagerie AFM et de le
manipuler en 3D, nous avons développé une tête de microscope à force atomique à deux sondes
indépendantes. Ainsi, il est possible : (1) de cartographier des zones très distantes sur un échantillon afin de
localiser rapidement une zone d'intérêt, (2) de positionner de manière très précise les deux sondes au
voisinage d'un objet à manipuler, (3) de saisir un micro/nano-­--objet à l'air ou en milieu liquide tout en
contrôlant et mesurant la force de préhension.
Afin de rendre l'usage de cet instrument plus intuitif, une interface haptique lui a été couplée permettant
ainsi un pilotage interactif « à la main ». Ce couplage a permis d'effectuer des tâches complexes
(reconnaissance de forme, manipulation) à l'échelle micro/nanoscopique en mettant à profit la dextérité
humaine. Cependant comme les règles du jeu à cette échelle diffèrent fortement de celles régissant le
macromonde, une station « miroir » virtuelle et multisensorielle a été développée afin que l'humain puisse
s'immerger dans le Nanomonde et s'y entrainer. De plus, afin de sécuriser et augmenter la reproductibilité
de certaines tâches, des algorithmes de robotiques ont été développés et implémentés.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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