La science au CEMES
Le Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (CEMES) est un laboratoire propre du CNRS (UPR 8011) associé à l’Université Paul Sabatier de Toulouse et à l’Institut National des Sciences Appliquées (INSA). Créé en 1988, le CEMES a fait suite au précédent Laboratoire d’Optique Electronique (LOE) fondé en 1957 par le Prof. Gaston Dupouy.
Le CEMES est un laboratoire de recherche fondamentale en physique du solide, nanosciences, chimie moléculaire et science des matériaux. Ses activités couvrent un large spectre allant de la synthèse de (nano)matériaux et de systèmes moléculaires jusqu’à l’étude et la modélisation de leurs structures et de leurs propriétés physiques (optique, mécanique, électronique et magnétique) et leur intégration dans des dispositifs.
Une part importante de l’activité expérimentale du laboratoire est dédiée à l’étude et la manipulation d’objets individuels dont les tailles caractéristiques sont aux échelles nanométrique ou atomique. La majeure partie de ces travaux expérimentaux s’appuie sur une instrumentation de pointe soutenue par des développements instrumentaux et méthodologiques dans les domaines phares du laboratoire que sont la microscopie électronique à transmission, les microscopies à champ proche et la spectroscopie optique. Ces thématiques de recherche et de développement intègrent des modélisations et des études théoriques menées à différentes échelles au sein du laboratoire.
Les objectifs du CEMES visent principalement à :
- Etudier les structures et les propriétés de nanomatériaux et nanotructures à l’échelle de l’atome
- Etablir les relations entre les nano et microstructures et les propriétés physiques de divers type de matériaux et nanomatériaux
- Inventer et développer de nouveaux instruments et techniques de mesure et/ou des méthodologies permettant l’étude de ces « (nano) objets » aux échelles pertinentes (spatiale et temporelle)
- Imaginer, créer et développer des prototypes de nano-machines moléculaires
Ces recherches sont développées au sein des sept groupes :
- PPM : Physique de la Plasticité et Métallurgie (9 EC/C)
- M3 : Matériaux Multi-fonctionnels et Multi-échelles (9 C/EC)
- SINanO : Surfaces, Interfaces et Nano-Objets (10 EC/C)
- MEM : Matériaux et dispositifs pour l’Electronique et le Magnétisme (9 EC/C)
- NeO : Nano-Optique et Nanomatériaux pour l’optique (11 EC/C)
- I3EM : Interférometrie In-situ, Instrumentation pour la Microscopie Electronique (6 EC/C)
- GNS : Groupe Nanosciences (14 C/EC)
En forte synergie avec le monde universitaire, le CEMES est impliqué dans la formation universitaire à tous les niveaux : Licence, Master et Doctorat.
Le CEMES compte environ 160 personnes (en 2020 : 40 chercheurs CNRS, 25 enseignants-chercheurs, 37 ingénieurs, techniciens et personnels administratifs, 32 doctorants, 8 post-doctorants et de nombreux stagiaires).
L’organigramme complet est disponible ici.
Equipements principaux :
Les moyens expérimentaux du CEMES font face aux défis de la fabrication et de l’imagerie de "nano-objets" ainsi que la manipulation de leurs propriétés physiques :
- 8 microscopes électroniques à transmission (dont 2 prototypes) consacrés à l’analyse chimique, l’identification des défauts, l’imagerie atomique, l’holographie électronique et les études in situ,
- 7 microscopes à champ proche (STM 4 pointes, UHV basse-T STM, 2 AFM-NC/KPFM, Photon STM, 2 AFM commerciaux),
- 3 diffractomètres de rayons X (dont un WAXS et un micro-diffractomètre de poudre) ; 4 spectromètres Raman (visible, UV, TERS,…),
- 3 bancs de mesures optiques (photoluminescence, réflectivité, déclin de fluorescence, magnéto-optique, …),
- 1 implanteur d’ions ultra-basse énergie, 2 bâtis de pulvérisation dont un avec source de nanoparticules, un bâti de MBE, un bâti de RIE, des bâtis de dépôts métalliques, diélectriques et de passivation, lithographie laser et optique et 2 FIB dont un avec procédé de lithographie électronique.
Ces équipements sont réunis au sein de services rassemblés dans 3 plateformes :
- Plateforme Caractérisation :
- Service « MET », FIB et préparation d’échantillons
- Service « Spectroscopie Optique »
- Service « Propriétés, Structure, Surface, Imagerie »
- Plateforme Atom-Tech et Procédés
- Salle blanche
- Service « Croissance physique, Implantation Ionique »
- Synthèse chimique
- Champ proche et ultra-vide
- Microscopies à sonde locale
- Plateforme Ingénierie
- Service « Mécanique »
- Service « Electronique »
- Service « Optique des particules chargées »