Brevet FR3075983A1 (20190628)

REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de nano-manipulation, destiné à équiper une platine de microscope, caractérisé en ce qu'il comprend : - Un socle (6), - un premier bras (11) et un deuxième bras (12) solidaires du socle (6) par leur extrémité proximale respective, chacun desdits premier et deuxième bras (51,\n<CLM>\1\tétant configuré pour que leur extrémité distale respective se meuve selon trois directions de l'espace différentes entre elles, de préférence avec une précision de positionnement inférieure ou égale à 1 nanomètre, - une première platine rotative latérale (31) fixée à l'extrémité distale du premier bras (11) et configurée pour être mise en rotation, de préférence avec une précision de positionnement inférieure à 0,01 degré, - une deuxième platine rotative latérale (32) fixée à l'extrémité distale du deuxième bras (12), et configurée pour être mise en rotation, de préférence avec une précision de positionnement inférieure à 0,01 degré, - au moins un porte-outil (41,\n<CLM>\1\tfixé, de préférence de manière amovible, à l'une au moins parmi les première et deuxième platines rotatives latérales (31, 32), de préférence avec une précision de positionnement inférieure à 0,01 degré, et - une platine rotative centrale (7) fixée sur le socle (6) dans une position médiane entre les premier et deuxième bras (11, 12), configurée pour supporter, de préférence de manière amovible, et mettre en rotation un support d'échantillon (8), de préférence avec une précision de positionnement inférieur à 0,01 degré.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel l'au moins un porte-outil (41,\n<CLM>\1\test configuré pour recevoir, de préférence de manière amovible, au moins un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tpris parmi : un nano- 29 porte-échantillon, une nano-pointe, un nano-crochet, un nano-scalpel, une nano-pince, une nano-pipette et un nano-capteur de force.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans lequel l'un au moins parmi les premier et deuxième bras (11, 12), les première et deuxième platines rotatives latérales (31,\n<CLM>\1\tet la platine rotative centrale (7) comprend un actuateur piézoélectrique inertiel permettant des premiers mouvements, dits de grandes amplitudes, à des premières vitesses, dites élevées, et des deuxièmes mouvements, dits 10 de petites amplitudes, à des deuxièmes vitesses, dites faibles, de sorte à permettre une grande latitude de positionnement avec une grande précision de positionnement.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 dans lequel les premier et deuxième bras (11, 12), les première et deuxième platines rotatives latérales (31,\n<CLM>\1\tet la platine rotative centrale (7) sont configurés pour fonctionner à une pression supérieure à la pression atmosphérique et dans une gamme de pression s'étendant de la pression atmosphérique à une pression de 10-5 Pa, et de 20 préférence dans une gamme de pression s'étendant de la pression atmosphérique à une pression de 10-9 Pa.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, configuré pour équiper une platine de microscope électronique à 25 balayage par exemple environnemental, le dispositif (1) présentant de préférence des dimensions hors-tout inférieures ou égales à 13,5 cm en longueur, 6 cm en hauteur et 4 cm en largeur.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 dans lequel au moins l'un parmi le socle (6), les premier et deuxième bras (11, 12), les première et deuxième platines rotatives latérales (31,\n<CLM>\1\tet la platine rotative centrale (7) est en un matériau non magnétique. 30\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes étant amagnétique.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 dans lequel l'une au moins parmi les première et deuxième platines rotatives latérales (31,\n<CLM>\1\test isolée électriquement et/ou thermiquement de l'au moins un porte-outil (41, 42).\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 comprenant en outre des capteurs de déplacement interférentiels configurés pour mesurer des déplacements des premier et deuxième bras (11,\n<CLM>\1\tselon trois axes orthogonaux x, y et z.\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 15 comprenant au moins deux porte-outils (41,\n<CLM>\1\tchacun configuré pour recevoir, de préférence de manière amovible, un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tet conjointement configurés de façon à ce que l'extrémité de chacun des deux nano-outils puisse être placée en position eucentrique. 20\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un capteur de force configuré pour mesurer une force appliquée et/ou reçue au niveau de l'un au moins parmi les premier et deuxième bras (11, 12), l'au moins un porte-outil (41,\n<CLM>\1\tet au moins un nano-outil (51, 52). 25\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un circuit d'application et de mesure de tension et de courant configuré pour l'acquisition de caractéristiques courant tension d'un échantillon ou d'un contact entre un échantillon et au moins 30 un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tconfiguré pour être reçu par l'au moins un porte- outil (41, 42). 31\n<CLM>\1\tDispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins l'un parmi : un système de refroidissement, par exemple une cellule à effet Peltier, et un système de chauffage, par exemple une cellule à effet Joule. 5\n<CLM>\1\tKit comprenant un socle (6), un premier bras (11), un deuxième bras (12), une première platine rotative latérale (31), une deuxième platine rotative latérale (32), au moins un porte-outil (41,\n<CLM>\1\tet une platine rotative centrale (7) destinés à être assemblés pour former le dispositif 10 (1) de nano-manipulation selon l'une quelconque des revendications précédentes.\n<CLM>\1\tSystème de caractérisation tribologique à l'échelle nanométrique comprenant un microscope, de préférence un microscope électronique à 15 balayage par exemple environnemental, et un dispositif (1) de nano- manipulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, le dispositif (1) équipant une platine du microscope.\n<CLM>\1\tProcédé (100) de caractérisation tribologique à l'échelle nanométrique 20 mettant en oeuvre un système de caractérisation tribologique à l'échelle nanométrique selon la revendication précédente, comprenant les étapes suivantes : - Déposer (111) un échantillon, de préférence sous forme nanométrique, sur le support d'échantillon (8) amovible fixée à la 25 platine rotative centrale (7), - Fixer (110) au moins un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tsur l'au moins un porte-outil (41,\n<CLM>\1\tde l'une au moins parmi les première et deuxième platines rotatives latérales (31, 32), - Visualiser (112) par microscopie l'échantillon déposé sur le support 30 d'échantillon amovible, - Etablir (113) un contact entre l'au moins un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tet l'échantillon, 32 - Appliquer (116) au moins une force au niveau du contact en actionnant l'un au moins parmi le premier bras (11), le deuxième bras (12), la première platine rotative latérale (31), la deuxième platine rotative latérale (32) et la platine rotative centrale (7), 5 - Visualiser (117) le contact, de manière à observer et/ou mesurer au moins un phénomène physico-chimique au niveau du contact lors de l'application (116) de l'au moins une force.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel : 10 - La fixation (110) de l'au moins un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tcomprend une première fixation d'un premier nano-outil (51) sur un premier porte-outil (41) fixé à la première platine rotative latérale (31), et une deuxième fixation d'un deuxième nano-outil (52) sur un deuxième porte-outil (42) fixé à la deuxième platine rotative latérale (32), 15 ledit procédé (100) comprenant en outre un prélèvement (114) d'une partie de l'échantillon avec l'un parmi les premier et deuxième nanooutils (51, 52), en actionnant l'un au moins parmi le premier bras (11), le deuxième bras (12), la première platine rotative latérale (31), la deuxième platine rotative latérale (32) et la platine rotative centrale 20 (7), de manière à fixer ladite partie d'échantillon sur l'un parmi les premier et deuxième nano-outils (51, 52), - L'établissement (113) du contact entre l'au moins un nano-outil (51,\n<CLM>\1\tet l'échantillon comprend l'établissement d'un contact entre la partie d'échantillon fixée à l'un parmi les premier et deuxième nano- 25 outils (51, 52), et l'autre parmi les premier et deuxième nano-outils (51, 52).\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon la revendication précédente, comprenant en outre l'étape suivante, après le prélèvement (114) : 30 - Retirer (115) le support d'échantillon (8) amovible de manière à permettre une insertion d'au moins un détecteur (21), par exemple un détecteur d'électrons transmis, entre la platine rotative centrale (7) et les premier et deuxième nano-outils (51, 52). 33\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des trois revendications précédentes, comprenant en outre, après l'application (116) de l'au moins une force au niveau du contact, au moins une mesure (118) prise 5 parmi une mesure de ladite force, une mesure d'une force de réaction et une mesure d'un déplacement relatif de l'au moins un nano-outil.\n<CLM>\1\tProcédé (100) selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, comprenant en outre un étalonnage (109) de l'au moins un nano-outil 10 (51,\n<CLM>\1\tde manière à déterminer par exemple une constante d'élasticité dudit au moins un nano-outil (51, 52). 15 20