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Tranche d’un massif aluminium-fer (Al-Fe) vue en microscopie optique. Il a été élaboré par fusion à arc dans le but de former le composé métastable Al9Fe2. On observe notamment des étoiles à dix branches de 25 μm, entourées d’eutectique dans les espaces interdendritiques. Cette image est lauréate du prix de l'image Art & Science C'Nano 2023, dans la catégorie "Le voyage de Gulliver dans le monde des nanos". Dominique Dubaux : "Gulliver, amoureux de voyages et soucieux d’accroître sa fortune…

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Nuit étoilée
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Two years after the fire of 15 April 2019, Notre-Dame will be the venue of a huge scientific investigation to uncover the cathedral's secrets and to help restore it. In this film, discover how researchers are drawing information from stone and iron to understand how the original builders constructed a cathedral that was much taller than its contemporaries. The ""iron"" team is focused on the remains of the upper part of the cathedral and the nails of the roof frame, using…

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Notre-Dame de Paris: a vessel of stone and iron
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Maria Vanessa Fierro Pastor, médaille d'argent du CNRS 2020. Elle est chercheuse en sciences des matériaux, directrice de recherche au sein de l’Institut Jean Lamour à Épinal et responsable de l’équipe Matériaux biosourcés, développant des matériaux poreux pour des applications liées à l’énergie et l’environnement. "L’essentiel de mes travaux s’est concentré sur la synthèse, la caractérisation et les applications des solides poreux, la plupart biosourcés, qu’ils soient de nature organique ou…

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Maria Vanessa Fierro Pastor, chercheuse en sciences des matériaux, médaille d'argent du CNRS 2020
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Some 90% of the digital information that exists today was created in the past two years! Data is generated at an increasingly fast rate and finding new materials able to capture this expanding digital world while using less energy has become a priority for many research laboratories around the world. The Jean Lamour Institute, in eastern France, has a state of the art nanotechnology equipment to take on this challenge...

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Future of memory (The)
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Mise en place d'une demi-grille en cuivre dans un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (MEB-FIB). Cet équipement combine une colonne électronique pour imager l'échantillon pendant l'usinage et une colonne ionique à faisceau d'ions focalisés (FIB). Cette demi-grille est utilisée dans la préparation des lames minces pour la microscopie électronique en transmission (MET).

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Mise en place d'une demi-grille en cuivre dans un microscope MEB-FIB
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Mise en place d'un échantillon et d'une demi-grille en cuivre dans un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (MEB-FIB). Cet équipement combine une colonne électronique pour imager l'échantillon pendant l'usinage et une colonne ionique à faisceau d'ions focalisés (FIB). Grâce à lui, il est possible d'observer la matière, de l'usiner et de créer des structures à l'échelle nanométrique. Il permet également de préparer des lames minces pour la microscopie électronique en…

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Installation d'un échantillon et d'une demi-grille en cuivre dans un microscope MEB-FIB
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Installation d'un échantillon sur un porte-objet, avant son introduction et son analyse dans un microscope électronique en transmission (MET, JEOL ACCEL ARM200F). Cette technique d'analyse permet d'obtenir des informations sur la morphologie, la structure cristallographique et la composition chimique de l'échantillon jusqu'à l'échelle atomique.

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Installation d'un échantillon avant une analyse par microscopie électronique en transmission
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Installation d'un échantillon sur un porte-objet, avant son introduction et son analyse dans un microscope électronique en transmission (MET, JEOL ACCEL ARM200F). Cette technique d'analyse permet d'obtenir des informations sur la morphologie, la structure cristallographique et la composition chimique de l'échantillon jusqu'à l'échelle atomique.

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Installation d'un échantillon avant une analyse par microscopie électronique en transmission
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Préparation d'une demi-grille en cuivre avant sa mise en place dans un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (MEB-FIB). Cet équipement combine une colonne électronique pour imager l'échantillon pendant l'usinage et une colonne ionique à faisceau d'ions focalisés (FIB). Cette demi-grille est utilisée dans la préparation des lames minces pour la microscopie électronique en transmission (MET).

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Préparation d'une demi-grille en cuivre avant sa mise en place dans un microscope MEB-FIB
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Mise en place d'un échantillon et d'une demi-grille en cuivre dans un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (MEB-FIB). Cet équipement combine une colonne électronique pour imager l'échantillon pendant l'usinage et une colonne ionique à faisceau d'ions focalisés (FIB). Grâce à lui, il est possible d'observer la matière, de l'usiner et de créer des structures à l'échelle nanométrique. Il permet également de préparer des lames minces pour la microscopie électronique en…

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Installation d'un échantillon et d'une demi-grille en cuivre dans un microscope MEB-FIB
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Mise en place d'un échantillon et d'une demi-grille en cuivre dans un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (MEB-FIB). Cet équipement combine une colonne électronique pour imager l'échantillon pendant l'usinage et une colonne ionique à faisceau d'ions focalisés (FIB). Grâce à lui, il est possible d'observer la matière, de l'usiner et de créer des structures à l'échelle nanométrique. Il permet également de préparer des lames minces pour la microscopie électronique en…

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Installation d'un échantillon et d'une demi-grille en cuivre dans un microscope MEB-FIB
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Observation d'une poudre d'aluminium destinée à la préparation d'une lame mince pour la microscopie électronique en transmission (MET), sur le poste de pilotage d'un microscope électronique à balayage à faisceau d'ions focalisés (MEB-FIB). Cet équipement combine une colonne électronique pour imager l'échantillon pendant l'usinage et une colonne ionique à faisceau d'ions focalisés (FIB).

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Observation d'un échantillon au poste de pilotage d'un microscope électronique MEB-FIB
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Installation d'un échantillon sur un porte-objet, avant son introduction et son analyse dans un microscope électronique en transmission (MET, JEOL ACCEL ARM200F). Cette technique d'analyse permet d'obtenir des informations sur la morphologie, la structure cristallographique et la composition chimique de l'échantillon jusqu'à l'échelle atomique.

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Installation d'un échantillon avant une analyse par microscopie électronique en transmission
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Unité de liquéfaction d'hélium, un des équipements permettant de recycler l'hélium liquide. L'hélium gazeux est liquéfié dans le liquéfacteur (appareil blanc à l'arrière plan) et stocké dans le réservoir (à gauche) puis transféré dans un réservoir mobile (à droite) en préparation d'une expérience. L'hélium liquide, un matériau rare et coûteux, est utilisé par des plateformes expérimentales pour étudier les matériaux à basses températures (-269 °C).

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Unité de liquéfaction d'hélium permettant de recycler l'hélium liquide
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Station de récupération d'hélium gazeux, un des équipements permettant de recycler l'hélium liquide. L'hélium y est récupéré dans un gazomètre de 40 m3, puis comprimé à haute pression par deux compresseurs (l'un d'eux est partiellement visible à l'arrière plan). Il est ensuite stocké, avant d'être à nouveau liquéfié pour servir durant les expériences. L'hélium liquide, un matériau rare et coûteux, est utilisé par des plateformes expérimentales pour étudier les matériaux à basses températures (…

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Station de récupération d'hélium gazeux permettant de recycler l'hélium liquide
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Station de récupération d'hélium gazeux, un des équipements permettant de recycler l'hélium liquide. L'hélium y est récupéré dans un gazomètre de 40 m3, puis comprimé à haute pression par deux compresseurs. Il est ensuite stocké, avant d'être à nouveau liquéfié pour servir durant les expériences. L'hélium liquide, un matériau rare et coûteux, est utilisé par des plateformes expérimentales pour étudier les matériaux à basses températures (-269 °C).

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Station de récupération d'hélium gazeux permettant de recycler l'hélium liquide
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Dépôt d'une résine photosensible sur un échantillon, qui est installé sur une tournette paramétrée afin d'obtenir l'épaisseur souhaitée. La résine sera ensuite recuite sur une plaque chauffante pour évaporer le solvant, et ainsi préparer l'exposition aux ultraviolets. Ces manipulations sont réalisées en salle blanche, sous une hotte à flux laminaire afin d'éviter tout dépôt de poussière. La lithographie permet de reproduire à l'identique (forme et résolution) les motifs d'un masque sur un…

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Dépôt de résine sur un échantillon destiné à la lithographie, en salle blanche
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Contrôle d'un échantillon grâce à un microscope optique, pour vérifier la gravure des motifs. Les microscopes optiques ont la capacité de visualiser des micro et nanostructures jusqu'à la centaine de nanomètres. Ils permettent aussi de mesurer la résolution des motifs de résine, ou de matériaux structurés après une étape de dépôt ou de gravure de couches minces. Grâce à leurs différentes fonctionnalités, il est possible d'observer une couche métallique en oblique.

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Contrôle d'un échantillon gravé, à l'aide d'un microscope optique
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Installation d'un échantillon sur la platine d'un microscope optique, pour vérifier la gravure des motifs. Les microscopes optiques ont la capacité de visualiser des micro et nanostructures jusqu'à la centaine de nanomètres. Ils permettent aussi de mesurer la résolution des motifs de résine, ou de matériaux structurés après une étape de dépôt ou de gravure de couches minces. Grâce à leurs différentes fonctionnalités, il est possible d'observer une couche métallique en oblique.

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Contrôle d'un échantillon gravé, à l'aide d'un microscope optique
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Observation de la qualité d'un plasma d'ions Argon généré à l'intérieur d'un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions argon, oxygène (IBE 4Wave) (au second plan). La composition de ce plasma est analysée par un spectromètre de masse d'ions secondaires (SIMS), composé d'un détecteur et d'un collecteur d'ions secondaires (au premier plan). Cet équipement permet de graver, de manière non sélective et atome par atome, une succession de fines couches (nm) de matériaux (métal, isolant,…

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Equipement de gravure ionique par faisceau d'ions et spectromètre de masse d'ions secondaires
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Suivi de la gravure d'un échantillon, réalisée à l'intérieur d'un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions argon, oxygène (IBE 4Wave), à l'aide d'un spectromètre de masse d'ions secondaires (SIMS). L'IBE permet de graver, de manière non sélective et atome par atome, une succession de fines couches (nm) de matériaux (métal, isolant, polymère) et de s'arrêter précisément dans une couche, grâce à l'assistance du SIMS. Sur l'écran, chaque courbe représente la concentration en ions…

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Gravure d'un échantillon par un équipement de gravure IBE grâce à un SIMS
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Observation d'un plasma d'ions Argon, issu de la source d'ions RF ICP de 12 cm de diamètre, à l'intérieur d'un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions argon, oxygène (IBE 4Wave). Cet équipement permet de graver, de manière non sélective et atome par atome, une succession de fines couches (nm) de matériaux (métal, isolant, polymère) et de s'arrêter précisément dans une couche, grâce à l'assistance d'un spectromètre de masse d'ions secondaires SIMS. Un des intérêts de cette technique…

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Observation d'un plasma d'ions Argon dans un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions
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Gravure d'un échantillon par un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions argon et oxygène (IBE 4Wave), grâce à un spectromètre de masse d'ions secondaires (SIMS). Le premier permet de graver, de manière non sélective et atome par atome, une succession de fines couches (nm) de matériaux (métal, isolant, polymère) et de s'arrêter précisément dans une couche, grâce à l'assistance du SIMS. Sur l'écran, chaque courbe représente la concentration en ions secondaires collectés d'un matériau au…

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Gravure d'un échantillon par un équipement de gravure IBE grâce à un SIMS
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Alignement des motifs d'un masque sur un échantillon préalablement recouvert de résine photosensible, dans une machine de lithographie optique (un aligneur de masque MJB4), en salle blanche. Cet équipement permet de réaliser des masques en résine photosensible de motifs micrométriques en 2D. Un rayonnement ultraviolet de longueur d'onde 365 nanomètres est envoyé sur la résine à travers un masque de verre sur lequel sont dessinés les motifs à reproduire. Cette technique permet de descendre à une…

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Alignement des motifs d'un masque sur un échantillon dans une machine de lithographie optique
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Placement d'un échantillon préalablement recouvert de résine photosensible sur le porte-échantillon d'une machine de lithographie optique (un aligneur de masque MJB4), en salle blanche. Cet équipement permet de réaliser des masques en résine photosensible de motifs micrométriques en 2D. Un rayonnement ultraviolet de longueur d'onde 365 nanomètres est envoyé sur la résine à travers un masque de verre sur lequel sont dessinés les motifs à reproduire. Cette technique permet de descendre à une…

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Placement d'un échantillon dans une machine de lithographie optique, en salle blanche
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Deux équipements de dépôt de couches minces, utilisés pour deux techniques de dépôt. Le dépôt par évaporation ebeam (à gauche) dépose des métaux (Ti, Cr, Au, Al, Sn, Ni) avec une haute température de fusion, grâce à un balayage d'électrons. La vitesse de dépôt et donc la taille des grains des métaux déposés sont contrôlées grâce à une microbalance à quartz. Le dépôt par pulvérisation cathodique (à droite) dépose des métaux et des isolants (Al, Ta, Pt, SiO2, Si3N4) grâce à une cathode 4''…

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Deux équipements de dépôt de couches minces, en salle blanche
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Observation d'un métal en cours de fusion à l'intérieur d'un équipement de dépôt de couches minces par évaporation ebeam. Cette technique permet de déposer des métaux (Ti, Cr, Au, Al, Sn, Ni) avec une haute température de fusion, grâce à un balayage d'électrons. La vitesse de dépôt et donc la taille des grains des métaux déposés sont contrôlées grâce à une microbalance à quartz. Ce type de dépôt est, entre autres, utilisé pour réaliser des prises de contacts métalliques sur des électrodes.

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Observation d'un métal en cours de fusion dans un équipement de dépôt de couches minces
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Installation d'un échantillon dans le sas d'un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions (IBE) argon et oxygène, pour réaliser une gravure multicouche de matériaux d'épaisseurs nanométriques. Le porte-échantillon est refroidi par circulation d'eau. Cet équipement permet de graver, de manière non sélective et atome par atome, une succession de fines couches (nm) de matériaux (métal, isolant, polymère) et de s'arrêter précisément dans une couche, grâce à l'assistance d'un spectromètre de…

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Installation d'un échantillon dans le sas d'un équipement de gravure ionique par faisceau d'ions
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Four d'élaboration à bombardement électronique de 100 kW. La forte densité énergétique apportée par le faisceau d'électrons permet d'atteindre avec une grande maîtrise des températures supérieures à 3 000 °C. Le vide secondaire et l'usage de creusets froids apporte à cet équipement d'élaboration et de traitement de matériaux métalliques les conditions ultimes de propreté et de pureté. Que ce soit pour des alliages de haute pureté (titane, superalliages, zirconium, etc.) destinés à des secteurs…

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Four d'élaboration à bombardement électronique de 100 kW
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Four d'élaboration à bombardement électronique de 100 kW. La forte densité énergétique apportée par le faisceau d'électrons permet d'atteindre avec une grande maîtrise des températures supérieures à 3 000 °C. Le vide secondaire et l'usage de creusets froids apporte à cet équipement d'élaboration et de traitement de matériaux métalliques les conditions ultimes de propreté et de pureté. Que ce soit pour des alliages de haute pureté (titane, superalliages, zirconium, etc.) destinés à des secteurs…

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Four d'élaboration à bombardement électronique de 100 kW

CNRS Images,

Our work is guided by the way scientists question the world around them and we translate their research into images to help people to understand the world better and to awaken their curiosity and wonderment.