Clefs CEA 59 : nouveaux matériaux- 1

Dans la « Physique honorable » il y a d abord les « théoriciens » qui visent le prix Nobel ou Machin chose , puis ensuite les « expérimentateurs » qui soit travaillent dans un cadre large d université / CNRS/ INSERN etc soit dans le cadre de projets plus vastes mais ponctuels ( industrie / CEA etc. ) …..Et puis il y a tous ceux qui sous une appellation générale de travail sur les matériaux avancent dans des études dites bassement technologiques et qui serviront aux profits des premiers …..

Et bien c’est de ces gens là que je veux vous parler aujourd’hui ……

Je dois à la vérité de dire que de temps en temps le comité NOBEL s occupe aussi de les récompenser pour les progrès qu ils ont amenés

Cet article va recenser quelques succès obtenus au CEA dans le domaine des matériaux destinés aux technologies de l information et de la santé …..

1) LE DIAMANT MATERIAU ULTIME POUR LA FABRICATION DE CAPTEURS (P.BERGONZO ET COLLAB)

AH oui MADAME ! L es choses ont bien changé depuis qu on sait fabriquer des diamants synthétiques !

Il existe principalement deux techniques : la technique HPHT (Haute pression, haute température) il faut faire un mélange de carbone et de métaux de transition et soumettre le tout à une très haute pression (environ 58 000 atmosphères !) et température (environ 1 400 °C).Cette technique ne produit pour l'instant que des diamants de couleur (jaune, orange, rose et bleu)…aisément discriminables …..

La technique CVD (Dépôt chimique en phase vapeur) crée elle des couches «  empilées » de diamant. La méthode place une couche de silice ou de diamant dans une chambre où règne une pression d'un dixième d'atmosphère. De l'hydrogène et du méthane sont injectés et chauffés par des micro-ondes. Les deux gaz se transforment en plasma et se fixent sur le substrat, formant une couche de diamant progressive (environ 0,5 mm par jour), dans laquelle seront ensuite taillés des petits diamants.Cette technique produit des diamants bien plus purs que ceux qui sont obtenus avec la HPHT.

Actuellement , il est assez difficile de faire la différence entre un diamant synthétique et naturel ( ce dernier révèle souvent des crapauds ou défauts naturels ). Les diamants synthétiques sont vendus à des prix de 10% à 50% inférieurs à ceux des diamants naturels. Leur production annuelle atteignait en 2006 3 milliards de carats (600 tonnes) et un montant d'un milliard de dollars, à comparer aux 130 millions de carats (26 tonnes) de l'extraction minière et la différence ira s’amplifiant…..

Et voici pourquoi les petits futés du CEA se sont dit que le diamant pouvait s utiliser dans un grand nombre de situations ou ses caractéristiques remarquables le mettaient bien au dessus d autres matériaux , par exemple la fabrication des capteurs et de transducteurs de type MEMS ( micro systèmes électromécaniques) ,capteurs SAW ( par création d ondes acoustiques sur une surface parsemée de certains composés chimiques ) ou pour la fabrication d électrodes à hautes capacités électrochimiques .

MA photo vous montre les différences de caractéristiques avec le silicium et le carbure de silicium

Pour résumer très vite les MEMS permettent de réaliser des poutres vibrantes détectrices de diverses substances biologiquement très nuisibles , les SAW de rendre des services équivalents pour la détection des molécules indésirables tels que certains polluants chimiques ou neurotoxiques et autres ( explosifs …eh !eh ! ) tandis que tout au contraire les réseaux de multi électrodes en diamant sont envisagées comme implants pour secourir les rétines humaines en grande difficulté  ou stimuler tous tissus biologiques dans le besoin !

2)LES FILMS MINCES NANOSTRUCTURES :P.BELLEVILLE

Savoir déposer des couches très minces , n’excédant pas quelques nanomètres ou quelques micromètres pour modifier les propriétés de certains matériaux industriels était du ressort habituel mais parfois malaisé de traitements thermiques , chimiques ou électrochimiques.

David Andrew Barrow n’était qu ingénieur en 1995 chez DATEC COATING CORPORATION quand il décrivit le procédé Sol -Gel composite  ( maintenant il est devenu prof d université !) La synthèse sol-gel conduit à l’élaboration à basse température de solides amorphes transparents et denses dans lesquels des espèces moléculaires organiques peuvent être introduites. La richesse des précurseurs sol-gel permet le développement de nouveaux matériaux hybrides organiques-inorganiques dont par exemple les propriétés optiques peuvent être contrôlées à volonté. Sur ma photo vous voyez un revêtement irradié par UV ;une polymérisation se produit et le matériau support a une meilleure résistance mécanique et chimique …On est gagnant partout : quelques dizaines de secondes de UV remplacent 30 minutes de chauffage à 120°C ! O n réussit ainsi à réaliser des films nanocomposites a composition céramique  etc.

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3 )NANOTUBES ET MATERIAUX BIDIMENSIONNELS CARBONES POUR LA MICROELECTRONIQUE /J.C.GABRIEL

L enthousiasme scientifique et maintenant industriel pour les nouvelles formes de carbone ne tient pas simplement à leur beauté structurelle mais plutôt à leurs extraordinaires propriétés physiques .Le CEA détient une place d’excellence dans l état de l art mondial en matière de recherche et développement sur les nano tubes et le graphène

Je vous présenterai la prochaine fois  pas mal de  photos en avant première de cet article QUI DEVIENDRAIT SINON TROP LONG !

A SUIVRE