Projet ERC – Starting Grants « SMART » Scanning Microscopy using Active Resonating nanoTips

1. Projet ERC – Starting Grants « SMART » Scanning Microscopy using Active Resonating nanoTips Bernard LEGRAND – UMR 8520 IEMN CNRS INST2I - Réunion des directeurs d’unités – 14 avril 2009

2. Formation initiale (Lille) Ingénieur en électronique DEA d’électronique CR2 CNRS Section 08 IEMN CNET (Bagneux) Ph.D. CR1 Thèse (Lille) 2005 2008 1996 1997 2000 2001 Nanosciences Micro & nanotechnologies Semi-conducteurs, SPM MEMS & NEMS Propriétés de nanostructures semiconductrices Lithographie AFM pour la fabrication de nanocomposants Réalisation demicro-actionneurs et de micro-capteurs Micro et nanorésonateurs électromécaniques et caractérisation Formation & parcours

3. Contexte du projet et motivation Depuis 2000 : convergence de nombreuses disciplines à l’échelle nanométrique La microscopie à force atomique : outil précieux et incontournable… … mais : accès au comportement dynamique de nanosystèmes en milieu liquide ?

4. Marc Faucher - IEMN Contexte du projet et motivation Verrous : fréquence de résonance et comportement hydrodynamique de la sonde Apports des microsystèmes et microtechnologies ?  rupture technologique dans le concept de la sonde AFM  utilisation de résonateurs électromécaniques

5. Objectifs du projet : Sondes AFM à base de résonateurs MEMS - Fréquence > 100 MHz - Résolution en temps = µs - Sensibilité en force <10-13 N.Hz-0.5 - Pointe dans le plan Déroulement - Conception et fabrication technologique - Caractérisation, acquisition et traitement du signal - Interfaçage avec une base d’AFM commercial - Activités de démonstration Contexte du projet et motivation Points-clefs des résonateurs MEMS : Mode de vibration elliptique de l’anneau : - fréquence MHz – GHz - comportement hydrodynamique Actionnement et détection intégrés Fabrication collective

6. Contexte du projet et motivation Impact potentiel : Etude de la dynamique de nanobiosystèmes en milieu liquide - Visualisation directe, complémentaire à d’autres techniques - Conformation de protéines, moteur ATP-synthase, réactions biochimiques… - Aide à la compréhension de mécanismes fondamentaux Instrumentation - Autres applications de l’AFM - Recherche et industrie - Imagerie rapide - Sondes AFM sans laser : facilité de mise en œuvre Transfert - 15 000 AFM dans le monde - Sondes AFM  « consommable »

7. Candidature à l’ERC Motivations : Sondes AFM à base de résonateurs MEMS : - approche originale d’une problématique scientifique et technologique - projet ambitieux / impact potentiel Projet à la convergence des compétences personnelles AFM et MEMS Premières réalisations / prototypes  dépôt d’un brevet Durée et montant des financements alloués / confiance Objectif personnel

8. Candidature à l’ERC Déroulement : 1er appel : long processus… - fin décembre 2006 : publication de l’appel à projet - avril 2007 : dépôt du dossier « court » - PE6 Engineering Sciences - juillet 2007 : résultats de la première étape de la sélection - septembre 2007 : dépôt du dossier « long » - novembre 2007 : interview orale à Bruxelles - janvier 2008 : résultats finaux - mars 2008 : « négociation » avec la Commission - août 2008 : signature du Grant Agreement - septembre 2008 : démarrage effectif du projet … très sélectif : 3%, mais une opportunité unique !

9. La Grant ERC Montant alloué par l’ERC : 1 500 000 € sur 5 ans (coût complet 2 400 000 €) Consommables (frais de technologie) Coûts de personnel (effort total : 315 ho.mois) Equipements (caractérisation etmicroscope AFM) • Moyens très importants • Autonomie • « Accélérateur » pour l’activité de recherche

10. Déroulement du projet SMART Dynamical analysis of bio-nanosystems Force spectroscopy AFM imaging in air AFM imaging in liquids Current prototype 5 MHz 80 MHz 200 MHz 500 MHz 1 GHz Fres 0 (2008) Y1 Y2 Y5 (2013) Y3 Y4 Roadmap technologique : réduction de taille et augmentation des performances Equipe actuelle : 3 permanents CNRS (2.25 etp) 1 post-doc (1 etp) 1 doctorant (1 etp) 1 ingénieur d’études (0.5 etp)