Laboratoire nanofemtoseconde

Les recherches effectuées au Laboratoire nanofemtoseconde de l’INRS permettent d’analyser la surface et la structure de matériaux conducteurs et semi-conducteurs à l’échelle nanométrique, dans une gamme de températures allant de 25 à 1000 Kelvin.

Dispositif de caméra 3D sur une puce de 4.5mm x 6mm. Crédit : Sébastien Delprat

L’équipe du Laboratoire nanofemtoseconde a développé une expertise en synthèse de matériaux semi-conducteurs inorganiques, nanoparticulaires et organiques. Le laboratoire fabrique des nanocristaux de taille, de forme et de composition contrôlées par chimie humide, au moyen d’une approche d’injection à chaud, par laquelle des précurseurs moléculaires interagissent avec des liquides contenant certaines espèces chimiques, pour ensuite s’agglomérer à la surface des nanoparticules en phase de croissance. Il a la capacité de transformer ces matériaux en couches minces afin de les intégrer au sein de dispositifs fonctionnels et de prototypes adaptés, pour en mesurer les propriétés opto-électroniques et électrochimiques notamment impliquées dans la génération, le transport et la collecte de photocourant.

Les activités du Laboratoire nanofemtoseconde concerne aussi l’auto-assemblage moléculaire et la polymérisation aux surfaces et aux interfaces. L’auto-assemblage est une méthode de fabrication qui permet d’adapter les matériaux à l’échelle moléculaire à travers la conception de différents briques élémentaires. Ces briques peuvent être reliés entre eux pour former des polymères bidimensionnels à haute mobilité de porteurs et activer de nouveaux phénomènes quantiques. La réalisation de matériaux ajustables au niveau moléculaire ouvre de nouvelles opportunités pour de nombreuses applications en électronique et photonique.

Les outils d’investigation donnent la possibilité d’étudier la morphologie des films minces et des nanoparticules à l’échelle nanométrique. Cela permet de relier leurs propriétés structurelles à leurs propriétés intrinsèques. En modifiant les caractéristiques optiques, électroniques, mécaniques et chimiques des nanomatériaux, il est possible d’améliorer leur résistance à des conditions environnementales extrêmes, de même que leur efficacité pour la conversion de l’énergie, la catalyse, le craquage et la décontamination de l’eau. 

Le Laboratoire nanofemtoseconde possède plusieurs équipements de pointe, dont un microscope à effet tunnel, afin de mieux comprendre les mécanismes physiques et chimiques impliqués dans la croissance cristalline des semi-conducteurs, mais aussi de concevoir des matériaux innovants et de les étudier à l’échelle nanométrique. Les activités de recherche vont de la fabrication au test de nouveaux dispositifs, en passant par leur caractérisation à l’échelle atomique.

Les recherches menées au Laboratoire nanofemtoseconde sont étroitement liées aux nanotechnologies pour des applications en ingénierie et en science des matériaux. Elles concernent plus particulièrement : 

  • l’auto-assemblage, l’auto-organisation et la fonctionnalisation des surfaces et interfaces ;
  • les matériaux avancés pour l’énergie solaire photovoltaïque et les capteurs;
  • le développement de catalyseurs ;
  • la microscopie dynamique pour l’étude de phénomènes ultra-rapides ;
  • les matériaux fonctionnels pour l’électronique et la photonique ;
  • la nanotribologie ;
  • les matériaux et revêtements pour les technologies aérospatiales.

 

L’infrastructure de recherche comprend :

  • plusieurs microscopes électroniques à balayage et en transmission (statique et dynamique) ;
  • des spectromètres pour l’analyse Raman, les mesures d’absorption optiques et de photoluminescence ;
  • des microscopes à force atomique et à effet tunnel (opérables sous ultravide, à basses/hautes températures, et couplés à un microscope à balayage pour assurer le positionnement précis de la sonde) ;
  • un spectromètre de photoélectrons induits par rayons X ou faisceau UV ;
  • deux diffractomètres par rayons X ;
  • de multiples bancs d’essai pour la mesure d’efficacité quantique, du rendement photovoltaïque et du potentiel photoélectrochimique.

 

Le Laboratoire nanofemtoseconde dispose aussi de nombreux équipements pour la synthèse et le traitement des matériaux (bancs humides, évaporateur, fournaises, systèmes de dépôts chimiques), incluant :

  • Un implanteur ionique à basses énergies (< 30 kV);
  • Un système d’ablation par laser pulsé;
  • Une chambre de préparation pour l’épitaxie par jet moléculaire. 

 

Notre réseau universitaire donne également un accès privilégié à d’autres infrastructures disponibles dans la grande région de Montréal.

Si vous avez des besoins particuliers pour l’analyse de vos matériaux, nous pouvons vous aider. Notre équipe de recherche possède plusieurs dizaines d’années d’expérience en science et caractérisation des matériaux. Nos solutions font appel à des méthodes d’investigations topographiques, électriques, chimiques et optiques, à des tarifs compétitifs. Notre offre de services est personnalisable en fonction de vos besoins spécifiques.

N’hésitez pas à nous contacter pour vous entretenir directement avec nos experts et prendre connaissance de nos tarifs.

Jusqu’à présent, les recherches appliquées réalisées au Laboratoire nanofemtoseconde sont principalement focalisées sur la conception et la réalisation de nouveaux dispositifs ultraperformants, tels que les détecteurs à fibres optiques, les capteurs photovoltaïques, les concentrateurs solaires luminescents, ainsi que les cellules photoélectrochimiques pour la production d’hydrogène.

Il est aussi très actif dans la mise au point de techniques de synthèse moins polluantes pour des applications à plus grande échelle, dans le cadre d’objectifs visant à assurer la transition énergétique et à promouvoir le développement de technologies écoresponsables.

 

Domaines d’application

  • Recherches fondamentales et appliquées
  • Contrôle de qualité, synthèse et caractérisation de nanomatériaux
  • Développement de systèmes intelligents (sondes, capteurs optiques, détecteurs gazeux, matériaux auto-réparants)
  • Réalisation de catalyseurs et de dispositifs avancés pour l’optoélectronique, l’optique, la conversion et le stockage de l’énergie.

Avec une vingtaine d’années d’expérience en financement de la recherche universitaire, le Laboratoire nanofemtoseconde propose des solutions d’optimisation et de bonification budgétaires qui pourront couvrir une partie des coûts relatifs à notre offre en service.

Celles-ci incluent la rédaction de demandes d’appui financier auprès de certains organismes subventionnaires (CRSNG, Prima Québec, FRQNT, etc.), à travers la création de projets de recherche collaboratifs s’étalant sur une période de 1 à 5 ans.

Personnes-ressources

Federico Rosei
Professeur et responsable scientifique
Téléphone : 514 228-6846
Courriel : rosei@emt.inrs.ca

Laboratoire nanofemtoseconde

Institut national de la recherche scientifique

Centre Énergie Matériaux Télécommunications

1650, boul. Lionel-Boulet

Varennes (Québec)  J3X 1S2

Canada

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Site Web du Laboratoire