Le CPER « Gaston Dupouy »

Le CPER « Gaston Dupouy », 2007-2013

Une opération immobilière qui va remodeler le campus du CEMES
• Budget : 7,3 M€ 
• Financement : FEDER, CAGT, CNRS et Région Midi-Pyrénées

Picolab

Allons voir à l'intérieur...

duf

Achat et mise au point d'équipement pour servir les deux objectifs du projet :
"Nano" et "Optique"

cper2

Le CPER « Gaston Dupouy » va profondément remodeler le campus de la rue Jeanne Marvig. Il est ainsi baptisé du nom du créateur du Laboratoire d'Optique Electronique (La Boule), devenu ensuite Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales.

L'opération vise deux objectifs :
• Développer les Nanosciences et Nanotechnologies à l'échelle atomique :
c'est l'objectif « Nano »
• Rassembler l'essentiel de la Physique de la Matière Condensée en un lieu unique, ce qui contribue à structurer la Physique toulousaine. C'est l'objectif « Optique » , lié à l'intégration du Laboratoire de Physique des Solides de Toulouse (LPST)

Le Nano : non seulement mesurer mais aussi construire atome par atome
Un ensemble unique d'instruments sera installé rationnellement dans des salles propres et stables vis à vis des vibrations

Microscopes à effet tunnel et force atomique existants
Micro-salle blanche en ultravide (DUF) en construction
Nano-testeur 4 pointes LT-UHV acquisition prévue
LT-UHV STM (manip. atome et de molécule unique) acquisition prévue
Nano-optique (SNOM) installé fin oct 09
FIB existant
Un ensemble de microfabrication acquisition prévue

L'Optique : avoir à terme un parc cohérent pour des mesures optiques basées sur l'effet Raman

Raman UV-visible existants
Raman basses fréquences existants
Résolution temporelle : laser femtoseconde installé sept 09
Résolution spatiale : Raman confocal acquisition prévue

Comment ?
• Opération immobilière principale : Rénovation du Bâtiment Ecolab
• Opération immobilière associée : Réaménagement du Bât 3 MV
• Achats d'équipements

ecolab2

Bâtiment Ecolab (2000 m2 SHON)

3mev

Bâtiment 3MV (150 m2 concernés)

Historique et financement :

Projet préparé en 2006, signature de la convention générale Etat-Région le 8 mars 2007, signature de la convention d'opération le 5 septembre 2008, planification des engagements CNRS le 23 juillet 2008.

Financements en k€ HT : CNRS : 1672 ; FEDER : 2160 ; CAGT 2000 ; Région : 1450.

Total : 7,28 M€ HT
Planification du projet :

• 2008-2010 : Achats de matériels pouvant être installés dans les locaux existants, au moins à titre provisoire :
         - Machine outil numérique
         - Compléments pour usine en UHV
         - Cryostat pour étude du graphène
         - Laser femtoseconde
         - Microscope SNOM
         - Dispositif Raman confocal
         - Moyens de calcul

• 2010 : Travaux de réhabilitation du bâtiment ECOLAB, installation de salles dédiées

• 2011-2013 : Achats de matériels « lourds » :
         - Microscope à effet tunnel pour manipulation d'atomes,
         - Nanotesteur 4 pointes
         - Déplacement et installation de la micro-salle blanche en Ultra-Vide, du FIB, des microscopes à effet tunnel, SNOM et à force atomique.
Quelques équipements remarquables :

L'usine en ultra-vide

duf

La micro-salle blanche en ultravide (DINAMO UHV Factory, ou DUF).

En voie d'achèvement en avril 2009

Source laser femtoseconde

Dans le cadre du CPER « Gaston Dupouy », le CEMES s'est équipé en Juillet 2009 d'une source laser impulsionnelle. Cette acquisition va permettre de développer une expérience de spectroscopie résolue en temps de type pompe-sonde ainsi qu'un dispositif visant à détecter un nano-objet individuel et mesurer ses propriétés optiques.

•  La faible durée des impulsions délivrées (100 fs) permettra l'étude de la dynamique électronique et vibrationnelle ultrarapide de nano-objets.

•  La haute cadence de répétition (80 MHz) permettra d'atteindre un excellent rapport signal sur bruit: des changements relatifs de transmission de l'ordre de 10 -6 pourront être détectés.

•  Accordable sur une vaste gamme de longueur d'onde, cette source laser permettra l'étude de nano-systèmes très divers.

•  Les nouvelles techniques développées seront complémentaires de la spectroscopie Raman ou de photoluminescence dont le CEMES a déjà une expertise reconnue.

Microscope à champ proche optique PSTM (Photon Scanning Tunneling Microscope)
Principe d'un PSTM

L'objet étudié est déposé sur l'hypoténuse d'un prisme éclairé en réflexion totale interne et l'onde électromagnétique évanescente ainsi générée et présente au voisinage des nano-objets présents sur la surface est alors collectée par une fibre optique amincie positionnée à quelques nanomètres de la surface.
microscope_scheme

Réalisation et mise en service (octobre 2009)
o  le microscope à champ proche VEECO Dimension3100 modifié a été livré et installé le 22 octobre 2009.
o  un laser continu accordable Titane Saphir, installé depuis juillet 2009, couvre la gamme d'excitations de 700 à 1000 nm. Avec un laser argon dont nous disposions déjà, nous pouvons accéder en outre à une dizaine de longueurs d'onde dans la gamme 457 - 633 nm.

Photo de l'installation, fin octobre 2009 : au premier plan le microscope Veeco D 3100 dans son caisson antivibratoire. Sur la table en arrière plan, le laser Titane Saphir (en blanc) et derrière lui (en noir) le laser Argon. Les lasers seront reliés au microscope par fibre optique.
 
o  des pièces mécaniques d'adaptation sont nécessaires, notamment un support du prisme porte-échantillon. Cette pièce, de forme très complexe, a pu être usinée dans l'Atelier du Laboratoire grâce à la machine numérique 5 axes réceptionnée dans le cadre du présent projet CPER. Il a fallu également fabriquer un support de fibre optique, avec l'imprimante 3D du laboratoire.

support

Support du prisme à réflexion totale

Nanotesteur 4 pointes (acquisition prévue)

nanotesteur

Dispositif muni de quatre pointes STM indépendantes et d'une colonne de microscope électronique.