Nouveau cap technologique à l’UHA : un système unique pour explorer la matière
L’Université de Haute-Alsace s’équipe d’un système de caractérisation unique au monde, développé par la société suisse Attolight. Cet instrument de pointe permettra aux chercheurs et aux industriels d’explorer la matière à l’échelle nanométrique tout en modifiant le matériau par différents stimuli dans une approche « in-operando », ouvrant la voie à de nouvelles avancées en sciences des matériaux et en innovation technologique.
Un dispositif d’exception
Dans le cadre du projet Mat-Light 4.0, l’UHA vient d’acquérir un système de caractérisation inédit qui associe plusieurs techniques complémentaires dans un même instrument :
- Microscopie Electronique à Balayage (MEB),
- Cathodoluminescence résolue en temps dans le domaine de la picoseconde (TR-CL),
- Photoluminescence résolue en temps (TR-PL),
- et spectroscopie Raman.
- Une station de nanoprobing
- Une platine de déplacement de très grande précision pouvant descendre à une température de 4K.
En combinant ces approches, ce dispositif permet d’explorer et d’interroger les matériaux avec des électrons et des photons, et ce à différentes échelles, depuis leur structure à l’échelle nanométrique jusqu’à quelque centaines de micro-mètre. Il permet également de mettre en évidence de nouvelles propriétés optiques et électroniques, et de trouver de nouvelles applications potentielles.
Une conception innovante
L’équipement Attolight se distingue des autres microscopes équipés de Cathotodoluminescence par l’intégration d’un miroir de collection de photons dans la colonne du microscope. Ce dispositif permet d’avoir un « champ de vue », ce qui libère l’espace nécessaire pour installer des micro-nano manipulateurs (Smaract®). L’optique de détection est utilisée ici également pour injecter de la lumière, permettant d’induire des modifications de la structure ou d’étudier les propriétés de photoluminescence. Ce système a permis de montrer des spectres de CL à température ambiante avec un rapport Signal/Bruit confortable sur des polymères en utilisant des énergies de faisceau d’électrons basses (1-2KeV), compatibles avec ces matériaux fragiles. Nous ouvrons ainsi la voie à l’utilisation de la CL pour ces matériaux inorganiques.
Nous combinons ici pour la première fois la CL avec la spectroscopie PL et Raman. Cette dernière permet d’identifier sa structure moléculaire et ses liaisons chimiques.
Cette configuration rend possibles de nouvelles expérimentations :
- mesures de conduction électrique,
- plasmonique
- application de stimuli externes (laser, tension électrique, contraintes/déformations mécaniques), polymérisations locales.
- analyses “in operando”, c’est-à-dire en conditions proches de l’utilisation réelle du matériau afin de pouvoir caractériser des matériaux dont la structure (et la propriété) peuvent changer en fonction d’un stimulus.
Une innovation qui offre aux chercheurs une flexibilité sans précédent pour explorer la matière en action.
Une avancée pour la recherche et l’innovation
Avec ce nouvel outil, chercheurs et industriels disposeront d’un levier puissant, un équipement qui leur sera ouvert avec une équipe d’accueil constituée de chercheurs et d’ingénieurs experts dans chacune des techniques mises en œuvres.
Objectif :
- mieux comprendre les interactions entre lumière(-électron) et matière,
- développer de nouvelles méthodologies expérimentales,
- concevoir des matériaux innovants pour des applications en électronique, photonique, énergie ou capteurs.
- Trouver de nouvelles propriétés
Cet investissement renforce la place de l’Université de Haute-Alsace comme acteur de référence en sciences des matériaux, au service de la recherche interdisciplinaire, de la formation et de l’innovation.
👉 Ce système illustre parfaitement l’ambition du projet Mat-Light 4.0 : explorer la matière avec la lumière pour inventer les technologies de demain et faire de l’UHA un pôle d’excellence en sciences de la matière et de la lumière, en lien avec des partenaires académiques et industriels.