projet inter Carnot
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.
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.
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.
IMPACTS
brevets:
US Patent
S. Baguet, R. Dufour, C.-H. Lamarque (ECL/ENTPE/LTDS), V.-N. Nguyen, and S. Hentz (CEA-Leti). Method for detecting a perturbation by hysteretic cycle using a nonlinear electromechanical resonator and device using the method. https://patents.google.com/patent/US10119856B2 International : Brevet n° US10119856 B2, publication 06/11/2018.
Brevet FR
S. Baguet, R. Dufour, C.-H. Lamarque (ECL/ENTPE/LTDS), V.-N. Nguyen, and S. Hentz (CEA-Leti). Procédé de détection d’une perturbation par cycle hystérérétique utilisant un résonateur électromagnétique non linéaire et dispositif utilisant le procédé.
National : Brevet n° FR3014265 (A1), publication 04/06/2015.
Publications de rang A
V.-N. Nguyen, S. Baguet, C-H. Lamarque, and R. Dufour.
Bifurcation-based micro-/nano-electromechanical mass detection .
Nonlinear Dynamics, 79(1), 647–662, 2014.
doi: 10.1007/s11071-014-1692-7.
Citée 66 fois.
Communications congrès
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.
M. Sansa, S. Hentz, V.-N. Nguyen, S. Baguet, C.-H. Lamarque, and R. Dufour. Real time sensing in the non linear regime of nems resonators. In MEMS 2016 - 29th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, January 24 - 28, 2016, Shanghai, China.
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