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Manipulation dans le micro/nanomonde : Dispositif haptique préhensile

Jeudi 6 septembre 2012 14:00 - Duree : 1 heure
Lieu : ESRF Grenoble, Batiment centrale, Auditorium 1er sous sol. Une demande d’accès au site est nécessaire. Pour cela contacter claudine romero (claudine.romero@esrf.fr) en indiquant vos noms, prénom, date et lieu de naissance et Nationalité. Se munir d’une pièce d’identité pour l’accès au site.

Orateur : Antoine NIGUES

La microscopie à sondes locales (SPM) a été utilisée de manière intensive pour étudier les propriétés physique et chimique d’une large variété de nanostructures individuelles en interaction avec une surface ; en parallèle les SPM ont démontré leur capacité, en tant que nano-outil, à manipuler et fabriquer des nano-objets. Plus récemment la microscopie à force atomique a été combinée avec des techniques optiques, comme la fluorescence, pour obtenir une caractérisation couplée morphologique-biologique d’une même zone de l’échantillon. Cependant, cette configuration ne permet pas de manipuler en trois dimensions (3D). Pour dépasser cette limitation, quelques groupes ont développé des micro-préhenseurs mécaniques basés sur la technologie MEMS fonctionnant dans différents milieux. Grâce à ces micro-préhenseurs, des manipulations complètes en 3D d’objets submicroniques et nanoscopiques ont été réalisées avec succès. Néanmoins, deux inconvénients majeurs limitent leur utilisation : la nécessité d’une aide visuelle par MEB ou technique de microscopie optique et le contrôle approximatif des forces exercées sur l’objet. Pour s’affranchir de ces contraintes, nous développons une nanopince mécanique basée sur deux sondes locales indépendantes contrôlées via une interface haptique multi-sensorielle. Les premiers développements d’un tel système pour manipuler en 3D des objets microniques avec une mesure continue de la force de préhension sont basés sur deux sondes AFM standards équipées d’une détection optique classique des mouvements du levier. Cette configuration de nanopince mécanique n’étant pas compact, son couplage avec une autre technique d’analyse telle que les rayons X ou un faisceau laser devient difficile. Le but ultime, pour notre nanopince, étant de manipuler en 3D avec un contrôle permanent des nanoforces exercées sur l’objet sous un faisceau de rayons X, les nano-doigts de notre système sont des diapasons à quartz sur lesquels est collée une pointe en tungstène gravée electro-chimiquement. Le grand facteur de qualité du diapason (Q 10000) et sa forte raideur (20-40 kN/m) offre une stabilité spatiale et mécanique (absence de saut au contact) ainsi qu’une grande sensibilité dans la détection des interactions pointe-surface. Ce type de sondes a déjà été implémenté avec succès sur une ligne de lumière synchrotron permettant l’imagerie AFM et l’ indentation de microplots de germanium pour en mesurer le module de Young. Chaque doigt totalement indépendant possède son propre ensemble de moteurs. Grâce à deux électroniques indépendantes (double lock-in et Phase Locked Loop), chaque sonde peut réaliser des cartographies AFM classiques. Une localisation spatiale de l’apex des deux sondes a également été accomplie, ouvrant la voie vers une action nanopince « deux doigts » tel que la manipulation à l’échelle submicronique. Les capacités de notre système ont été validées par la localisation spatiale puis la préhension pour manipuler en 3D des micro/nano-sphères (0,4um-4um). Ces micro-préhensions ont été menées à l’air ainsi qu’en milieu liquide.

Contact : antoine.nigues@gmail.com

Discipline évènement : (Physique)
Entité organisatrice : (ESRF)
Nature évènement : (Soutenance de thèse)
Site de l'évènement : Polygone scientifique

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