La caractérisation avancée, chimique, minéralogique et structurale des matériaux, à différentes échelles et en 3 dimensions est devenue essentielle à la compréhension des mécanismes fondamentaux gouvernant leurs modes de formation et leurs propriétés d’usage. Au-delà des études fondamentales, elle est aussi le point de départ pour le développement de nouveaux matériaux, base de toute application innovante. 7 laboratoires académiques et 2 entreprises travaillant sur les matériaux se sont regroupés dans le but de créer, dans la région PACA-Est, dans le périmètre de l’Université Côte d’Azur, une plateforme partenariale pour la caractérisation avancée des matériaux appelée ACT-M (advanced characterisation techniques for materials).

Ces 7 laboratoires sont :

  • Le Centre de Recherche sur l’Hétéroépitaxie et ses Applications (CRHEA-CNRS) est spécialisé dans la croissance et l’étude des matériaux semi-conducteurs (GaN, ZnO, SiC…) en vue d’applications en optoélectronique et électronique
  • Le Centre de Mise en Forme des Matériaux (CEMEF) est un des principaux centres de recherche de MINES ParisTech (Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, rattachée au ministère de l’industrie), installé à Sophia Antipolis. Près de 150 personnes dont une soixantaine de doctorants travaillent sur des thèmes essentiels à la compréhension des procédés de mise en forme, sur tous les types de matériaux (métaux, polymères, composites, verre, matières agroalimentaires, etc.)
  • Le Centre Commun de Microscopie Appliquée (CCMA-UNS) est une plateforme technologique universitaire de microscopie électronique pluridisciplinaire dont l’expertise principale concerne les sciences de la vie.
  • L’Institut de Physique de Nice (InPhyNi-UNS-CNRS) dont les thèmes de recherche sont organisés suivant trois axes : Ondes et physique quantique / Photonique / Physique non-linéaire, fluides complexes, biophysique. Parmi les activités de recherche plus particulièrement en lien avec la plateforme ACT-M, on retrouve les fibres optiques contenant des nanoparticules, les guides d'onde en niobate de lithium ou encore les nanomatériaux fonctionnalisés
  • Le laboratoire J.-L. LAGRANGE est une Unité Mixte de Recherche (UMR 7293) de l’Observatoire de la Côte d’Azur, du CNRS et de l’Université Côte d'Azur travaillant, notamment, sur les matériaux extraterrestres
  • Le laboratoire Géoazur (OCA-UNS-CNRS) étudie des matériaux géologiques
  • Le laboratoire Cultures et Environnement- Préhistoire-Antiquité-Moyen Age (CEPAM UNS-CNRS) développe des recherches autour de la connaissance des sociétés du passé, de leurs modes de fonctionnement, de leur évolution et de leur relation à l'environnement notamment au travers de l’étude des archéomatériaux

Les 2 entreprises impliquées dans ce projet sont :

  • IMRA Europe est une entreprise de recherche et développement indépendante, visant l’alliance de la technologie et du développement durable pour des applications sur véhicules automobiles et toute autre application industrielle hors automobile. Elle est parmi les leaders mondiaux de la R&D dans le domaine des technologies pour l’industrie automobile, en proposant des technologies de rupture. Les domaines couverts sont principalement la détection, l’intelligence artificielle, les matériaux thermoélectriques et électromagnétiques et le traitement du signal. IMRA Europe mène les travaux de recherche fondamentale requis pour le développement de ses nouvelles technologies, accompagne ses clients dans le montage de projets de recherche collaborative, et jusqu’à la réalisation de prototypes et le transfert des technologies
  • La société Saint Gobain Lumilog (SGL) est une spin-off du CNRS faisant aujourd’hui partie de Saint-Gobain. SGL produit et commercialise des couches et des substrats de GaN principalement pour des applications en optoélectronique. SGL a développé les procédés de fabrication et les équipements industriels qui lui permettent de produire des substrats de 2 et 4 pouces. SGL a une intense activité de R&D à Vallauris et bénéficie d’un fort soutien de plusieurs centres de recherche internationaux de Saint-Gobain. SGL possède 20 familles de brevets qui couvrent tous les aspects de la fabrication et de la commercialisation des substrats de GaN
Images de microscopie e diffrents matériaux

Le 1er objectif d’ACT-M est de permettre à chacun des partenaires d’avoir accès aux outils indispensables pour le développement de recherches avancées en matériau, à la fois côté académique et côté industriel. Cet objectif se fera par la mise en commun des microscopes électroniques déjà existants et l’acquisition de nouveaux appareils de dernière génération.
Les microscopes existants sont des microscopes électroniques à balayage (MEB) installés dans les laboratoires CRHEA, CEMEF et CCMA. Chacun de ces instruments possèdent, en plus des capacités classiques d’imagerie et d’analyse chimique, des spécificités originales ouvertes à tous les partenaires:

  • CRHEA : lithographie électronique et cathodoluminescence
  • EMEF : cartographie d’orientation cristalline
  • CCMA : observation d’échantillons de grande taille en vide partiel

Le CCMA est aussi équipé d’un microscope électronique en transmission (MET) dédié aux à la biologie.
2 appareils ont été identifiés comme étant indispensables aux études recherche/développement en permettant la caractérisation tridimensionnelle à très haute résolution spatiale :

  • Un MEB « double faisceau », électronique et ionique (FIB-MEB) muni de systèmes d’analyse et d’une chambre de traitement thermique. Cet appareil a fait l’objet d’un financement de MINESParisTech et sera livré à l’automne 2018
  • Un MET à balayage (STEM) haute résolution analytique. Cet appareil sera équipé d’un correcteur des aberrations sphériques ce qui permettra d’atteindre une résolution spatiale inférieure à l’Angstrom (résolution atomique). L’analyse chimique haute sensibilité sera possible grâce à un système de spectroscopie des rayons X à dispersion d’énergie (EDX) à large angle solide d’acquisition. Un plan de financement de cet appareil a été monté avec des apports confirmés de l’Institut de Physique du CNRS, de l’Université Côte d'Azur et de la société IMRA Europe qui devraient être complétés par des fonds européens FEDER et par des fonds régionaux. Les demandes FEDER et région sont en cours d’évaluation avec une réponse prévue pour décembre 2018
Caractérisation avancée de matériaux

Le 2° objectif d’ACT-M est de coordonner les actions de recherche/développement sur les matériaux au sein du périmètre UCA notamment par des actions d’animation scientifique. ACT-M souhaite donc organiser chaque année une journée « Matériaux UCA ». La 1° journée a eu lieu le 14 septembre 2018 dans les locaux d’IMRA Europe. Le programme et les informations sur cette journée sont disponibles ici.

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