Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES)

Solutions de "landers" fluorescents, nouvelles molécules nées de l'optimisation de la structure intra-moléculaire des fils moléculaires, pour des études par STM (microscopie à effet tunnel).

Préparation par chauffage d'un échantillon dans l'ultra haut vide pour étude par microscopie à force atomique.

Synthèse sous rampe à vide de produits sensible à l'oxygène.

Molécule "lander" (C90H98) en représentation "ball and stick", les atomes de carbone sont en bleu et les atomes d'hydrogène en ocre. Cette molécule a été conçue pour la mesure de la conductance intramoléculaire. Image générée par programme informatique VMD (Visualisation de molécules et dynamique).

Tête de microscope à effet tunnel et à force atomique (Omicron) dans l'ultra haut vide, servant aux études de surface.

Réunion de travail.

"Peignage" de nanotubes de carbone sur un circuit pour la fabrication de nano-composants électroniques.

Image par microscopie à effet tunnel d'une surface de graphite fraîchement clivée. Chaque tache verte représente, en première approximation, la position d'un atome de carbone en surface. La distance entre chaque tache est de 2,46 angström.

Concept d'un nanocamion moléculaire. Ces molécules sont destinées à des études de surface par microscopie à effet tunnel (STM). Elles sont constituées d'un châssis central rigide (la partie active de la molécule, en rouge ) et de 4 à 8 pieds (ou roues) qui séparent ce châssis de la surface afin de conserver ses propriétés et de faciliter le déplacement de la molécule.

Observation des déformations dans un cristal grâce à la nouvelle technique d'holographie électronique proposée par les chercheurs du CEMES. Les zones bleues correspondent à des régions de compression d'environ 2 % et les zones rouges à des régions de tension de 2 %. Grâce à l'invention de cette nouvelle technique d'holographie électronique, il est possible d'obtenir une cartographie des déformations d'un réseau cristallin avec une précision et une résolution jamais atteintes. Ce nouveau…

Ecran de contrôle pour la NanoCar Race 2017, la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet évènement est organisé afin de montrer le degré de contrôle des molécule-machines atteint aujourd'hui en laboratoire,…

Voiture nanométrique de l'équipe américaine Ohio Bobcat Nano-wagon synthétisée par le Laboratory for single atom and molecule manipulation (Athens, États-Unis) pour la NanoCar Race. Cette première course internationale de molécules-voitures a lieu à Toulouse en avril 2017. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de…

Ecran avec la "Green Buggy", voiture nanométrique synthétisée par le Toulouse NanoMobile Club, l'équipe française du CNRS, à l'occasion de la NanoCar Race 2017, la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet…

Représentation d'une brouette moléculaire vue de dessus et de côté : les deux roues sont en bleu foncé, le plateau rigide en bleu clair, les pieds avant en rouge et les pieds arrière en vert. Tous les atomes sont du carbone et les atomes d'hydrogène ont été supprimés par souci de clarté.

Pointe STM montée sur son porte-pointe, l'un des 4 qui peuvent être montés simultanément sur les 4 manipulateurs motorisés du microscope à effet tunnel très basse température utilisé pour la Nanocar Race 2017, au CEMES (Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales) de Toulouse. Les quatre pointes du LT- Nanoprobe (LT-UHV- 4 STM) permettent de balayer simultanément la même surface, à basse température (-270° C) et en ultravide, avec une résolution de deux picomètres. Le circuit de…

Pastille d'or pur de 1 cm de diamètre, dont la surface après préparation va accueillir la première course de molécule-voitures (NanoCar Race) en avril 2017. Cette manipulation est réalisée en salle blanche pour éviter tout dépôt de poussière. La pastille d'or pur est ensuite introduite dans la chambre ultravide du microscope à effet tunnel à 4 pointes puis recuite plusieurs fois à 450°C en alternant avec un bombardement d'ion Argon (Ar) pour obtenir des terrasses mono-atomiques. Lors de cette…

Gwénaël Rapenne, chef d'équipe et designer de l’équipe NanoMobile Club de Toulouse qui participe à la NanoCar Race 2017, la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet évènement est organisé afin de montrer le…

Texture en empreintes digitales d'un cristal liquide cholestérique. Un cristal liquide cholestérique possède une structure moléculaire en hélice ; ici la distance entre deux lignes identiques est de l'ordre du demi-pas hélicoïdal. Ces cristaux cholestériques sont utilisés pour réaliser des vitrages "intelligents", c'est à dire à opacité variable.

Texture en éventails et à coniques focales d'un cristal liquide smectique C chiral, état intermédiaire entre le liquide et le solide, au cours de la fusion du cristal. L'ordre des couches parallèles de molécules du cristal liquide disparait partiellement.

Image en microscopie à effet tunnel d'une molécule de méthylterrylène. On a interposé entre la molécule et le substrat conducteur en cuivre un mince film isolant de chlorure de sodium (NaCl). On évite ainsi que le substrat ne perturbe la structure électronique de la molécule. L'image représente l'orbitale moléculaire la plus haute occupée (HOMO) et a été obtenue avec le logiciel ESQC.

Coeur organométallique d'un moteur moléculaire rotatif. Dans le domaine des nanosciences, un des défis est la conception et la construction d'un moteur moléculaire de taille nanométrique. Le but de ce moteur est de le déposer entre deux électrodes distantes de quelques dizaines de nanomètres (une nanojonction).

Microscope électronique à haute tension à 3 millions de volts, unique au monde (record de tension). Dispositif spécial pour l'étude des domaines magnétiques.

Ecran avec six voitures nanométriques pour la NanoCar Race 2017, première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet évènement est organisé afin de montrer le degré de contrôle des molécule-machines atteint aujourd'hui en…

"Swiss Nano Dragster", voiture nanométrique de l'équipe suisse synthétisée par le Nanolino Lab, Université de Bâle pour la NanoCar Race. Cette première course internationale de molécules-voitures a lieu à Toulouse en avril 2017. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course…

Orientation locale du réseau cristallin autour d'un sous-joint dans l'olivine naturelle mesurée par microscopie électronique à haute résolution. Les maxima de rotation se situent aux coeurs des dislocations constituant le sous-joint qui sépare les deux grains. L'image révèle que le plan du joint n'est pas du tout rectiligne mais ondule de dislocation en dislocation. L'échelle de couleurs va de -0.75° (en vert) à +0.75° (en rouge) avec des contours tous les 0.3°. Largeur de l'image : 150 nm.

Piste avec la "Green Buggy", voiture nanométrique synthétisée par le Toulouse NanoMobile Club, l'équipe française du CNRS, à l'occasion de la NanoCar Race 2017, la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet…

Modèle imprimé en 3D de la voiture nanométrique "Green Buggy" synthétisée par le Toulouse NanoMobile Club, l'équipe française du CNRS. La NanoCar Race 2017 est la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet…

Christian Joachim, directeur de recherche au CNRS manipule une pastille d'or pur de 1 cm de diamètre, dont la surface après préparation va accueillir la première course de molécule-voitures (NanoCar Race) en avril 2017. Cette manipulation est réalisée en salle blanche pour éviter tout dépôt de poussière. La pastille d'or pur est ensuite introduite dans la chambre ultravide du microscope à effet tunnel à 4 pointes puis recuite plusieurs fois à 450°C en alternant avec un bombardement d'ion Argon …

Transistor moléculaire hybride, obtenu en déposant par peignage moléculaire un nanotube de carbone sur un circuit à 4 électrodes séparées par 100 nm. L'objectif de cette recherche est de réaliser des nano-composants électroniques utilisant un seul nanotube de carbone.

Lignes de champs magnétiques dans des nanoparticules de FeNi (Fer et Nickel) déterminées par holographie électronique. Les lignes de champs en cercles concentriques correspondent au vortex magnétique qui s'est formé dans la particule centrale de 70 nm de diamètre. En dessous de cette taille, les particules deviennent monodomaines, et bien au-dessus, les particules retrouvent la structuration classique en domaines multiples. Les couleurs indiquent l'orientation locale du champ. Largeur de l…

Ecrans de contrôle depuis lesquels les "pilotes" contrôlent les nano-cars. La NanoCar Race 2017 est la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet évènement est organisé afin de montrer le degré de contrôle des…

Un nanoSQUID (Superconducting Quantum Interference Device), outil détectant les flux magnétiques qui le traversent à l'échelle nanométrique ; vue d'artiste représentant des ensembles de dispositifs type nano-SQUID disposés en parallèle, tels qu'ils pourraient l'être dans un processeur d'un ordinateur quantique.

Reconstitution de l'image d'une molécule organique : la phtalocyanine, déposée sur une surface, telle qu'elle pourrait être vue au microscope à effet tunnel.

Texture en éventails et à coniques focales d'un cristal liquide smectique C chiral, état intermédiaire entre le liquide et le solide, au cours de la fusion du cristal. L'ordre des couches parallèles de molécules du cristal liquide disparait partiellement.

Le dépassement du seuil de réflexion des cholestériques résulte de la mise en mémoire du sens de l'hélicité par ce réseau périodique de fibrilles de polymère formé dans le volume même du cristal liquide (échelle 1 micromètre). Les cristaux liquides cholestériques, capables de réfléchir la lumière ambiante sont très présents dans la nature et sont utilisés dans les logos dont la couleur change avec la température (thermomètres frontaux) ou l'angle d'observation (billets de banque). Cependant,…

"Dipolar Racer" de l'équipe américano-autrichienne American-Austrian NanoPrix des laboratoires Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology - Rice University (Houston, USA) et Institute für Chemie - Graz Universität (Graz, Austria), "Green Buggy", synthétisée par le Toulouse NanoMobile Club, l'équipe française du CNRS et "NIMS-MANA car", de l'équipe japonaise NIMS-MANA synthétisée par l’international Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science …

"Dipolar Racer", voiture nanométrique de l'équipe américano-autrichienne American-Austrian NanoPrix des laboratoires Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology - Rice University (Houston, USA) et Institute für Chemie - Graz Universität (Graz, Austria), pour la NanoCar Race. Cette première course internationale de molécules-voitures a lieu à Toulouse en avril 2017. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant…

Nanoparticules d'or organisées en doubles spirales et représentation schématique de la structure hélicoïdale de la phase cholestérique constituée de molécules-bâtonnets. Image colorisée de microscopie électronique à balayage. L'association de nanoparticules d'or à un cristal liquide cholestérique permet de les organiser en réseaux périodiques pour obtenir de nouveaux comportements. Grâce à la structure régulière des cristaux liquides, il a été possible de diriger de façon simple et économique l…

Ecrans de contrôle depuis lesquels les "pilotes" contrôlent les nano-cars. La NanoCar Race 2017 est la première course internationale de molécules-voitures. Ces nanovoitures de quelques nanomètres de longueur sont propulsées par de petites impulsions d’un courant électronique passant au travers de la molécule-voiture, sur un circuit composé d'atomes d'or. Un ensemble de microscopes à effet tunnel permet de suivre la course. Cet évènement est organisé afin de montrer le degré de contrôle des…