Projets labellisés

 

Projet ORGANISO (2016-2020)

Depuis quelques années, les matériaux cristallins possédant un couplage spin-orbite suffisant sont particulièrement étudiés car il est possible de manipuler la topologie de leur structure électronique en choisissant leur symétrie. Les isolants topologiques (TIs) sont des exemples de ce type de nouveaux matériaux. Les TIs sont des matériaux qui sont isolants dans leur massif mais conducteurs sur leurs bords. Le couplage spin-orbite est assumé par la présence d’éléments possédant un numéro atomique élevé. La majorité des TIs étaient identifiés préalablement comme des matériaux thermoélectriques (TEs).

Ces matériaux sont des briques de base idéales pour créer des dispositifs en spintronique, en micro-électronique, en métrologie et en thermoélectricité. Ainsi, les questions relatives à leur production à large échelle, à leurs coûts de production, à leur recyclage et à leur éco-compatibilité deviennent des défis importants. Or, les TIs actuels sont tous des matériaux inorganiques constitués par des éléments toxiques ou rares.

Notre projet consiste à développer les premiers isolants topologiques organiques (OTIs) qui bénéficieront des avantages liés à l’utilisation des polymères (versatilité, production à bas coût, faible toxicité et bonne éco-compatibilité) tout en étant intégrables dans des dispositifs. Nos objectifs sont d’une part de démontrer que des polymères peuvent être une classe d’isolants topologiques et d’autre part de démontrer les preuves de concept pour réaliser des dispositifs électroniques ou thermoélectriques avec ces matériaux. L’étude de l’effet Hall quantique de spin grâce à l’imagerie de spin en haute résolution est également un objectif.

 

Ce projet est financé par l'ANR, défi 3, Stimuler le renouveau industriel (http://projects.femto-st.fr/projet-organiso/).

 

Projet ACTION (2016-2020)

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L’un des défis actuel des nanosciences est l’exploitation de machines moléculaires pour des applications mécaniques concrètes. Dans ce projet, design moléculaire, synthèse chimique, chimie théorique et expériences STM seront combinés pour étudier les propriétés mécaniques de rotors et moteurs moléculaires pour lesquels nous avons obtenu un contrôle unidirectionnel de la rotation. Nous commencerons par concevoir un prototype de nanotreuil dans lequel sera intégré notre moteur capable de tracter des "nano-charges" sur une surface. Grâce à l’utilisation d’une large gamme de charges, nous pourrons déterminer le travail mécanique effectif de ce moteur. Dans une seconde partie, nous développerons des stratégies originales pour explorer l’utilisation de complexes de coordination à deux étages et d’hydrocarbures polyaromatiques en étoile en tant qu’engrenages moléculaires. Ces études se feront sur surface métallique à très basse temperature et sur surface semi-conductrice à température ambiante. Le transfert d’un mouvement de rotation dans une série d’engrenages, ainsi que les lois gouvernant la mécanique de ces mouvements, seront étudiés.


Ce projet est financé par l'ANR, défi de tous les savoirs.

 

 

 

Projet THERMOELEC (2016-2019)

 

L’objectif global du projet ThermoElec est de développer une plateforme d’élaboration et de caractérisation des propriétés thermoélectriques de nouvelles familles de matériaux en couche mince. Elle se fonde sur la mise en commun des compétences en élaboration et en caractérisation des matériaux de deux équipes de recherche situées sur le site de Montbéliard : le groupe nanosciences de l’Institut FEMTO-ST et le groupe LRC CEA-UTBM de L’IRTES. Au niveau scientifique, l’objectif de ce projet est de déterminer les propriétés thermoélectriques à l’échelle nanométrique de matériaux organiques ou inorganiques par microscopie à forme atomique en mode électrique et de développer une nouvelle génération de matériaux thermoélectriques nanostructurés en couche mince à base de métaux non polluants avec, pour objectif final, la réalisation d’un module thermoélectrique prototype. 

 

Ce projet est en cours de labellisation dans le cadre du CPER Mobilitech.