L’acquisition de cette sonde atomique a été portée par Grenoble INP - UGA dans le cadre du Contrat de plan État-Région 2021-2027. Cette opération, incluant également un FIB (focused ion beam) et représentant un montant total de 4,2 millions €, a été financée grâce au soutien de l’Etat, la Région Auvergne-Rhône-Alpes, Grenoble Alpes Métropole et du CNRS. Elle est hébergée par le laboratoire SIMaP (CNRS / UGA / Grenoble INP - UGA), situé au sein d’Ecomarch, pôle européen de référence dédié à l’éco-efficience des matériaux et porté par Grenoble INP - UGA. Cet équipement de pointe est ouvert à l’ensemble de la communauté scientifique (sciences des matériaux, mais aussi nano et microélectronique, géosciences, etc.) ainsi qu’aux partenaires industriels.
Une sonde atomique tomographique permet de connaître la composition exacte, à l’échelle nanométrique, d’un matériau et de la reconstituer en 3D. Concrètement, dans le vide à une température proche du zéro absolu, l’équipement soumet le matériau à un champ électrique intense qui permet l’évaporation des atomes, sous forme d’ions, un par un. Les ions sont collectés par un détecteur qui en analyse la nature chimique et la position d’origine dans l’échantillon. Une reconstitution en 3D peut ainsi être réalisée.
La sonde atomique tomographique acquise par Grenoble INP - UGA, de nouvelle génération, permet d’analyser les matériaux réputés les plus difficiles (alliages métalliques, matériaux non conducteurs, électrolytes liquides de batteries solidifiés par le froid…) avec une résolution encore plus fine.
La reconstruction 3D d’un matériau, à l’échelle nanographique, permet de créer des matériaux aux propriétés (mécaniques, électroniques…) spécifiques aux applications visées. L’objectif principal des chercheurs est de caractériser les défauts de métaux mélangés lors du recyclage, avec une précision sans pareille. En effet, lors du recyclage, des impuretés peuvent se mélanger aux matériaux, créant ainsi ce que les chercheurs appellent un « empoisonnement » : un effet nocif de ces défauts réduisant la performance des matériaux finaux.
Grâce à la nouvelle sonde atomique, les chercheurs pourront identifier la nature des « empoisonnements » et en évaluer les limites acceptables pour qu’il n’y ait pas d’impact sur les performances. À terme, cela permettra d’améliorer les méthodes de recyclage.
Crédits photos : Grenoble INP - UGA
