IRP PhenomeNaS : Emerging Phenomena at the NanoScale

IRP PhenomeNas entre le Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N, UMR 9001) et l’Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia CNEA-CONICET (INN)

Partenaires français du projet :

Nom du coordinateur : Norberto Daniel LANZILLOTTI KIMURA
Mail : daniel.kimura@c2n.upsaclay.fr
Laboratoire de rattachement du coordinateur : C2N (UMR 9001), 10 Boulevard Thomas Gobert, 91120 PALAISEAU – France

Institut CNRS : INP

Autres organismes et laboratoires : Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Unité Mixte de Physique CNRS/Thales (UMPhy)

Partenaire(s) étranger(s) :

Pays concerné(s) : Argentine

Nom de la coordinatrice : Laura Beatriz STEREN
Organisme et laboratoire de rattachement du coordinateur : Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia CNEA-CONICET (INN)

Autres organismes et laboratoires : Laboratorio de Electrónica Cuántica, Universidad de Buenos Aires (UBA) ; Instituto de NanoSistemas, Universidad Nacional de San Martin (UNSaM)

Programme scientifique concis :

Ce projet de recherche vise à découvrir de nouveaux phénomènes physiques à l’échelle nanométrique en concevant des nanostructures, en explorant les interactions et en développant des techniques expérimentales. Il comprend quatre modules de travail interconnectés qui abordent des axes de recherche uniques. WP1 se concentre sur la conception d’une plateforme nanophononique réactive utilisant des méthodes chimiques. WP2 étudie les effets dynamiques sur les films magnétiques induits par des ondes acoustiques de surface générées optiquement. WP3 explore les propriétés topologiques des systèmes 2D en utilisant des outils de caractérisation et des techniques de fabrication de pointe. WP4 vise à développer des systèmes memristifs contrôlés optiquement à base d’oxydes ferroélectriques pour des applications neuromorphiques. Phenomenas s’appuie sur des partenariats établis entre l’Argentine et la France dans WP1 et WP2, tandis que les synergies de WP3 et WP4 ont émergé d’un colloque récent. Les efforts du consortium visent à contribuer à l’avancement de la nanoscience et de la nanotechnologie dans les deux pays.

Complémentarité des équipes :

Aucun des objectifs scientifiques proposés ne pourrait être atteint sans l’un des partenaires associés dans chaque workpackage. Par exemple, la combinaison des équipes de chimie et de physique nous place dans une position unique pour relever un défi très innovant. Il n’existe aucun précédent d’applications nanophoniques basées sur des structures hybrides combinant des approches ascendantes et descendantes, une nanofabrication de pointe (expertise héritée des communautés de la nanophotonique et de l’optoélectronique) et la synthèse de matériaux réactifs. L’accès à des installations de nanofabrication de pointe et à des ressources humaines de haute qualité, la capacité de concevoir et de fabriquer des nanomatériaux et des dispositifs multifonctionnels pour l’étude des phénomènes émergents à l’échelle nanométrique constituent un atout du projet Phenomenas.

Rappel du contexte de la coopération et des relations existantes :
Les équipes ont des fortes collaborations croisées mais aussi en tant que consortium depuis de nombreuses années (plus de 10 conférences, des copublications). Via des projets PI-to-PI, LIA (Laboratoire International Franco-Argentin des Nanosciences), ECOS-Sud, les projets européens (RISE, MSCA), l’encadrement de doctorants et post-doc, des visites. Et plus récemment, le France-Argentina Workshop on Emerging Phenomena at the Nanoscale 2022 (PhenomeNaS-I) qui a permis de définir les axes de travail proposé dans cet IRP. A noter aussi la visite du Ministre argentin des sciences et technologies et la Presidente du CNEA au C2N en février dernier, qui aura permis de confirmer le soutien institutionnel côté argentin

Résultats attendus du projet :
Il s’agit d’un projet de recherche fondamentale et expérimentale dont les principales attentes sont les suivantes : découvrir de nouveaux phénomènes physiques à l’échelle nanométrique ; concevoir des nanostructures et des interactions ; développer les techniques expérimentales pour mettre en évidence ces phénomènes.
La formation des personnels à différents niveaux (techniciens, étudiants en master et en doctorat, chercheurs postdoctoraux) constitue un pilier essentiel du projet, et les acteurs universitaires liés aux PIs ont été invités aux tables rondes. En particulier, l’UBA, l’UNSaM et l’UPSaclay ont participé activement à l’atelier Phenomenas-I et soutiennent fortement l’initiative IRP Phenomenas.

Perspectives industrielles ou attendues du projet :

Aucune perspective industrielle attendue

Avantages attendus de la collaboration pour le/les laboratoire(s) français :

La partie française bénéficiera non seulement des équipements et techniques de pointe existants en Argentine, mais aussi des avancées en spintronique réalisées par le CNEA-CONICET, dans le contrôle optique des ondes acoustiques de surface par l’UBA, et la fabrication et fonctionnalisation de films minces réalisées par l’UNSaM. Les laboratoires français auront accès aux ressources humaines du plus haut niveau

Apports dans le projet du/des laboratoire(s) français :

  • Savoir-faire : croissance d’hétérostructures III-V ; nanofabrication ; techniques de mesure du transport électronique ; generation, manipulation et détection de phonons ; croissance de couches minces ferroélectriques ; croissance de HTc supraconducteurs ; transport electronique a basse temperature ; fabrication des heterostructures de type van der Waals ; micro fabrication de dispositifs ferroélectriques;
  • Equipements : systeme pompe-sonde d’acoustique ultra-rapide ; systeme Brillouin ; gravures/dépôts en salle blanche ; ferrotesteur ; croissance films minces par ablation laser pulsée et sputtering ; caractérisation de films par difraction de RX, AFM (microscopie à force atomique), MEB (microscopie électronique à balayage) ; lithographie optique et électronique en salle blanche ; transport électrique (DC à micro-ondes, de température ambiante à 4K, avec champ magnétique entre 0 et 5KGauss) ; FMR (ferromagnetic resonance)

Apports dans le projet du/des laboratoire(s) étrangers :

  • Savoir-faire : fabrication de nanosystèmes ; micro et nanoscopie ; mesures, caractérisation et modélisation des dispositifs memristifs ; étude des nouveaux phénomènes de magnéto-transport, caractérisation et modélisation des dispositifs a base des ondes acoustiques de surface ; Développement de techniques de synthèse rationnelles “bottom-up” de nanosystèmes hybrides; études “in-situ” structurels et spectroscopiques d’evolution et performance des matériaux responsifs
  • Equipements : titanium-sapphire pulsed lasers ; système complet de pompe-sonde bicolore ; double Raman spectrometer ; CW lasers ; 3D printing ; FEM (finite element method) simulations ; laboratoires de chimie multi-synthèse (NPs, dépôt de films minces, polymères, Schlenk, etc), système pompe-sonde pour optique, caractérisation in-situ sous atmosphère contrôlée

    Participants

    • Norberto Daniel LANZILLOTTI KIMURA, Coordinator France
    • Laura Beatriz STEREN, Coordinator Argentina