Classe de 1

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• Philippe Pareige Professeur, Groupe de Physique
  des Matériaux UMR CNRS 6634
• Classe de Première S4 du lycée Gustave FLAUBERT
• Christophe Lemonnier Professeur de Sciences
  physiques au Lycée Gustave Flaubert

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Les présentations.Le chercheurPhilippe Pareige
Responsable du GPM Le Groupe de Physique des
Matériaux Université et INSA de Rouen UMR CNRS
6634
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Les élèves de 1ère S4
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LenseignantChristophe Lemonnier

• Enseigne les sciences physiques depuis 2000.

• En collège de 2000 à 2005

• Au lycée Gustave Flaubert depuis 2005.

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Le sujet choisi nanosciences et nanotechnologies.

• Dans les circuits électroniques.
• Un circuit électronique est constitué de
  composants (circuits intégrés) eux-mêmes
  constitués de composants (tels que des
  transistors par exemple).

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Circuit intégré
Le circuit intégré (CI), aussi appelé puce
électronique, est un composant électronique
reproduisant une ou plusieurs fonctions
électroniques plus ou moins complexes (analogique
ou numérique)
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Verrou technologique ?
Cofondateur de la société Intel, Gordon Moore
avait affirmé dès 1965 que le nombre de
transistors par circuit de même taille allait
doubler, à prix constants, tous les dix-huit
mois. Il en déduisit que la puissance des
ordinateurs allait croître de manière
exponentielle, et ce pour des années. Il avait
raison. Sa loi, fondée sur un constat empirique,
a été vérifiée jusqu'à aujourd'hui. Il a
cependant déclaré en 1997 que cette croissance
des performances des puces se heurterait aux
environ de 2017 à une limite physique celle de
la taille des atomes. D'ici là, nos ordinateurs
seront environ 1 500 fois plus puissants
qu'aujourd'hui ! Il existe donc un verrou
technologique, lié à la limite de la taille des
composants, car il est pour linstant impossible
de créer un composant de taille inférieure à un
atome !
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Loi de Moore
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Pour lénergie.

• Une nécessité
• Les besoins en énergie ne cessent daugmenter
  comme, par exemple, la demande mondiale dénergie
  électrique qui va doubler dici 2030.
• lutilisation de sources dénergie plus propres
  comme par exemple le solaire, pour le stockage et
  pour le transport de lélectricité.
• Les scientifiques misent sur les apports
  potentiels des nanotechnologies dans ces
  différents secteurs amélioration des
  performances des cellules solaires et des piles a
  combustible, progrès dans la production et le
  stockage dhydrogène, diminution des pertes dans
  le transport de lélectricité, développement de
  matériaux plus légers et plus résistants, etc..

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Visite du GPM.

• Pour pouvoir étudier les
  transformations à létat solide dans les métaux
  et alliages, le Groupe de Physique des Matériaux
  comporte, parmi les trois ensembles de bâtiments,
  un parc instrumental unique en France, dédié aux
  nanoanalyses. Il comprend

• Des microscopes électronique à balayage ou à
  transmission, dont la différence se trouve au
  niveau du mode daction.

• Quatre sondes atomiques tomographiques.

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Microscope électronique à transmission
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Sonde Atomique tomographique
Cette machine analyse les métaux et
semi-conducteurs atome par atome. Elle identifie
la nature chimique et la position des atomes dans
le matériau. Elle permet de reconstruire en 3D un
petit volume de matière (10x10x500 nm3 ) analysé
à léchelle atomique.Elles sont  customisées 
divers composants y ont été ajoutés pour les
rendre plus performantes.
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La visite du CNRT de Caen.

1. Le CIMAP (Centre de Recherche sur les Ions, les
   Matériaux et la Photonique).

par Fabrice GOURBILLEAU, responsable de léquipe
NIMPH qui fait partie du, et elle travaille sur
les Nanostructures Intégrées pour la
Microélectronique et la Photonique .
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La microélectronique
En microélectronique, ils travaillent
pour réduire la taille des diodes à base de
silicium, ce qui est devenu une obsession pour
beaucoup de chercheurs ! Ils planchent aussi sur
le silicium nanostructuré pour les nano mémoires.
Pour ces diodes, ils travaillent donc avec du
silicium Si, car cest un matériau abondant et
peu coûteux, un grand avantage donc pour la
commercialisation. Pour les nano
mémoires, ou mémoires flash, appelés aussi RAM .
Les transistors sont beaucoup étudiés depuis les
années 70, et leur taille est de plus en plus
petite, ce qui permet de stocker plus
dinformation dans un même espace. En
simplifiant, les transistors utilisés dans la
mémoire flash contiennent deux grilles, une de
contrôle et une deuxième, appelée grille
flottante, qui est en suspension dans un oxyde,
le tout est placé dans un substrat qui contient
deux électrodes. En jouant la source, le drain et
la grille de contrôle, on peut écrire, garder et
effacer les données.
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La Photonique

• En photonique, léquipe NIMPH développe des
  amplificateurs optiques pour les télé
  communicateurs, sur une application laser pour
  enlever les tatouages, et sur du silicium
  nanostructuré pour le photovoltaïque.

• Quest-ce que les nanoparticules ? Les
  nanoparticules sont des particules de petite
  taille, moins de 100 nanomètre, soit plus petit
  quun virus ou quune bactérie. Ils sont donc
  difficiles à manipuler et à utiliser. Dailleurs,
  les nanoparticules sont si petites quelles ne
  sont pas filtrées pas le corps humain, donc il
  faut y faire attention.

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Microscope électronique à balayage

• La microscopie électronique à balayage est une
  technique de microscopie basée sur le principe
  des intéractions électrons-matière. Un faisceau
  délectrons balaie la surface de léchantillon à
  analyser qui , en réponse , réemet certaines
  particules. Différents détecteurs permettent
  danalyser ces particules et de reconstruire une
  image de la surface.
• Dans la pratique,au XXI ème siècle,un grand
  nombre de constructeurs proposent des microscopes
  à balayage de série dont la résolution se situe
  entre 1nm et 20nm.

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La pulvérisation magnétron
La pulvérisation magnétron sert à fabriquer des
nanomémoires à base de ,nanocristaux de sillicium
Si à forte constante diélectrique.
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Le CRISMAT(laboratoire de cristallographieet
sciences des matériaux).
par Christophe Goupil.
Celui-ci nous a parlé de la thermoélectricité.
Cette science qui na pris son essor que très
récemment, consiste à produire de lélectricité à
partir de chaleur. A cause des rendements peu
élevés cette science est longtemps restée en
désuétude.
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La thermoélectricité
Les matériaux thermoélectriques, soumis à un
courant électrique, peuvent évacuer de la chaleur
d'une source froide et fonctionner comme un
réfrigérateur. Ils peuvent aussi produire un
courant électrique lorsqu'ils sont soumis à un
gradient de température et fonctionner comme un
générateur.
La thermoélectricité est soumise à 2 grands
principes
Leffet Seebeck qui implique une différence de
potentiel dont lorigine est une différence de
température.
Leffet Peltier qui implique un déplacement de
chaleur sous en présence dun courant électrique.
soumise à deux grands principes
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Des applications de la thermoélectricité

• Montre thermoélectrique
• Chaudière
• Thermogénérateur (spacial)
• dans l'Automobile
• dans le Bâtiment

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Conclusion.

• Les points faibles

• Le vocabulaire était parfois compliqué.

• On aurait aimé réaliser un objet ou une mesure.

• On aimerait développer léchange dans dautres
  matières.

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• Les points forts

• Les applications des techniques rencontrées sont
  en lien avec le monde actuel et le quotidien.

• Les intervenants ont faits des efforts de
  vulgarisation pour nous faire comprendre le
  vocabulaire compliqué .

• On a rencontré des chercheurs de visu.

• On a découvert le monde de la recherche et des
  études supérieures.

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Remerciements

• Au rectorat et à la DAAC pour avoir permis cet
  échange.

• A Monsieur Philippe Pareige pour nous avoir
  accompagné durant cet échange et organisé la
  visite du CNRT.

• Au Lycée Gustave Flaubert pour avoir accueilli
  Monsieur Pareige et financé la sortie du CNRT.

• A Fabrice Gourbilleau et Christophe Goupil pour
  leur accueil au CNRT.

• A notre Professeur Monsieur Lemonnier pour nous
  avoir choisi et permis cet échange .