Une avancée majeure en assemblage µrobotique

Ne jamais dire jamais. Grâce aux fulgurantes avancées de la science et de la technologie, l’impossible d’hier est possible aujourd’hui. µRobotex en fait la démonstration magistrale en ouvrant la manipulation et l’assemblage de micro et nano-composants pour la réalisation de nano-systèmes en 3 dimensions. Elle trouve des applications dans des domaines tels que l’optique (MOEMS), la mécatronique (MEMS) ou l’horlogerie, la biologie (manipulation et caractérisation des pollens) ou encore la physique des matériaux (flexoélectricité, onde de surface…).

Unique en Europe, cette plateforme est opérationnelle depuis 2014 et gérée par le département AS2M de l'Institut FEMTO-ST, hébergé à L'École nationale supérieure de mécanique et des microtechniques (ENSMM) de Besançon.

Le salon international des microtechniques était la scène idéale pour que µRobotex présente en exclusivité, une micro maison réalisée en origami sous vide à l'extrémité d'une fibre optique clivée, selon un procédé de pliage du verre, de la silice et d’autres cristaux.

µRobotex, plateforme unique de micro-nanorobotique sous MEB

Associant la connaissance des microsystèmes, des phénomènes physiques et chimiques à l'échelle nanométrique, à la robotique et à l'automatique, la plateforme μRobotex est à elle seule une salle blanche offrant un environnement unique pour l'automatisation du micro-assemblage et pour la caractérisation des micro-nanosystèmes. 

Son originalité consiste à avoir intégré un système robotique inédit 6 axes et ultra-résolu dans un microscope électronique à balayage. Ainsi, elle allie capacités de grossissement non atteignable par un système optique classique et positionnements dans l’espace d’une très grande résolution. Une commande pilote simultanément le robot (avec synchronisation des axes toutes les 500µs à une résolution de quelques nanomètres (entre 1 et 10 nm) et la combinaison MEB/FIB/GIS.

Les tâches sont automatisables (avec asservissement visuel ou par téléopération) et parfaitement reproductibles puisque le robot fonctionne en boucle fermée.

Le positionnement à 54° l’un par rapport à l’autre du faisceau d’électrons et du faisceau d’ions offre une vue stéréoscopique de la scène d’assemblage, qui permet des positionnements relatifs des nano-composants dans l’ensemble des directions.         

µROBOTEX est construite autour :

×     d’un microscope électronique à balayage (chambre à vide de 60 x 60 x 60 cm³) et de sa platine de manipulation 6 axes [Zeiss Auriga60],

×     d’un système d’imagerie par faisceau d'ions localisés (Focused Ion Beam) [Orsay Physics], associé à un injecteur de gaz (GIS) [Oxford Instrument]

Dépôt de couches de matériaux (collage de pièces entre elles), pliages par origami de membrane en verre, silice, silicium, niobate de lithium… et gravure ultra-précise (perçage de trous, découpage, usinage, nano patterning)

×        d’un micro-robot 6 axes à 6 degrés de liberté (3 translations et 3 rotations), de résolution nanométrique, et de ses outils

Réalisation d’opérations de découpes, pliages, assemblages ultra précis (< à 10 nm) et solidarisation définitive par soudure des pièces assemblées

×     d’un interféromètre laser infrarouge

Mesure des vibrations ultimes

×     une sonde d’analyse élémentaire ESB, pour une meilleure détection des éléments dopants.

×     un manipulateur à 3 degrés de liberté [Kleindieck] qui fonctionne en boucle ouverte

×     une pince [Femto Tools]

Système de préhension et capteur de force