+ 2013 Oscillateur résonant NEMS pour la détection de masse (interCarnot)

NEMROD

Porteur du projet

Sébastien Baguet LaMCoS

sebastien.baguet@nullinsa-lyon.fr

Laboratoire(s) membre(s)

avec l'institut carnot

cea leti

management du projet

  • Sébastien Baguet (INSA/LaMCoS), coordination 
  • Claude-Henri LAMARQUE (ENTPE/LGCB/LTDS)
  • Sébastien HENTZ (CEA/LETI)
  • Un Post-doctorant (10 mois, INSA/LaMCoS) financé par I@L
  • Un Post-doctorant (10 mois, CEA/LETI) financé par le CEA LETI

Axe(s) de recherches

OBJECTIFS


Passer outre les limites actuelles des capteurs résonants M/NEMS afin de détecter des masses infimes telles que des protéines.

 

Après les MEMS, l’émergence des NEMS (Nano Electro Mechanical Systems) a ouvert la porte à des gammes entières de nouvelles applications. En effet ces nanosystèmes montrent des sensibilités à des perturbations extérieures (ajout de masse, modification de propriétés chimiques, effort extérieur…) inégalées. En grande majorité résonants, les NEMS permettent en particulier de quantifier l’ajout d’une masse en mesurant leur variation de fréquence propre induite.

 

Il s'agit de développer des méthodes de détection alternatives plus performantes, basées sur l’exploitation des phénomènes non-linéaires plutôt que sur le décalage fréquentiel. Le projet NEMROD est donc un projet innovant, multi-physique et pluri-disciplinaire, qui combine la dynamique non-linéaire des structures et les nanotechnologies.

 

reseau+spray

 

RESULTATS


Un  concept totalement innovant de détection de masse par balayage en fréquence
, qui exploite les sauts en amplitude au voisinage de points de fonctionnement singuliers, a ainsi été proposé et breveté. Les résultats issus de la modélisation numérique sont très prometteurs en termes de performances, ce qui a justifié le lancement d'une campagne de validation expérimentale qui doit conduire à une preuve de concept de détection de masse en temps réel et valider les modèles numériques existants. Les modélisations ont également été étendues à des réseaux de plusieurs poutres résonantes afin d’étudier la faisabilité et les performances de telles architectures.

VALORISATION

1 publication dans une revue de rang A (+ 1 en cours) V.-N. Nguyen, S. Baguet, C.-H. Lamarque, and R. Dufour. Bifurcation-based micro/nanoelectromechanical mass detection. Nonlinear Dynamics, 1–16, 2014. doi : 10.1007/s11071-014-1692-7.

1 communication dans un congrès international V.-N. Nguyen, S. Baguet, C.-H. Lamarque, and R. Dufour. Alternative mass sensing techniques based on nonlinear phenomena in M/NEMS resonators. In ENOC 2014 - Proceedings of 8th European Nonlinear Dynamics Conference, Vienna, Austria, July 6-11 2014.

1 brevet (demande en cours) S. Baguet, R. Dufour, C.-H. Lamarque, V.-N. Nguyen, and S. Hentz. Dispositif résonant de détection de particules et/ou de masse de particules, 2014.

 

 

 

INTÉRÊT INDUSTRIEL ET SOCIÉTAL

A plus long terme, il s’agit de préparer la mise en réseau de plusieurs milliers de résonateurs. En effet, ces nanosystèmes étant fabriqués grâce aux procédés silicium de la microélectronique, il est tout à fait envisageable qu’un grand nombre d’entre eux fonctionnent en parallèle, à l’image des transistors des microprocesseurs, ce qui ouvrirait la voie à une nouvelle génération de spectromètres de masse. Le gain considérable obtenu en termes de temps d’analyse, de portabilité et de coût constituerait une véritable rupture technologique, permettant des applications à impact industriel et sociétal fort comme la détection multi-gaz (sécurité industrielle et domestique), l'accès au diagnostic médical « Point Of Care »  (médecin, pharmacie, infirmière, etc.), la spectrométrie de masse pour la protéomique ou la bactériologie.

 

Une ingénierie adaptée aux services des enjeux de nos partenaires

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