Élargir les domaines d’application des solutions technologiques innovantes
Le projet TNSI inclut parmi ses activités l’exploration et l’extension de l’utilisation de technologies proposées par les PME et les spin-off du consortium TNSI. L’année dernière, sur la base d’accords de collaboration, BihurCrystal a fourni un système d’injection liquide sous vide novateur, ALI, au synchrotron ALBA afin de réaliser des tests. Après installation et essais hors ligne, le système ALI de ALBA a été utilisé dans une première expérience de rayonnement synchrotron, pour déposer des marqueurs moléculaires sur des surfaces cristallines et des matériaux bidimensionnels. L’expérience, proposée par le groupe du Centre de physique des matériaux (CFM) du CSIC, a été réalisée en collaboration avec des scientifiques de l’ICMA de Saragosse et du synchrotron ALBA, ainsi qu’avec du personnel de la société BihurCrystal. À partir d’aujourd’hui, le système ALI est proposé pour être testé aux partenaires du projet TNSI et à leurs collaborateurs scientifiques.
Le nœud scientifique et technologique TNSI relie déjà des spin-off, des PME, plusieurs centres de recherche, des universités et des installations scientifiques singulières dans cette région, créant ainsi des possibilités d’intégration de solutions technologiques et établissant une expertise partagée. Un pas en avant dans cette direction a été franchi par l’intégration du système exclusif d’injection liquide de molécules de la société BihurCrystal sur une ligne de lumière synchrotron. Cette intégration a reçu le soutien financier de fonds FEDER dans le cadre du projet TNSI (Programme Interreg-POCTEFA).
Photo: (à gauche) Le système innovant d’injection de liquide ALI de Bihur. (à droite) Le système ALI intégré sur la ligne de lumière BOREAS du synchrotron ALBA entouré de partenaires du consortium TNSI.
L’intégration a été réalisée dans le laboratoire de rayonnement synchrotron ALBA, sur la ligne de lumière Boreas. L’équipe de Bihurcrystal a assemblé et testé le bon fonctionnement d’un système complet ALI, comprenant un système de vannes pulsées pour le dépôt sous ultra-vide et une électronique de pointe pour le pilotage. Ce travail a été principalement réalisé par Ruben Gonzalez, expert de ce produit. Une vaste équipe d’ALBA a effectué l’installation et les tests, Antonio Carballedo dirigeant les tâches de conception et d’intégration, Pierluigi Gargiani et Alejandro Enrique les aspects techniques, les tests et le montage, et Manuel Valvidares collaborant à la supervision. Pour l’intégration d’ALI, un nouveau dispositif expériemental d’interface et de manipulation a été installé, permettant ainsi le dépôt in situ et le transfert de l’échantillon dans la chambre de mesure par rayons X sans rompre l’environnement à ultravide.
Une fois les premiers tests réalisés, l’équipement a été proposé aux partenaires du projet TNSI et à leurs collaborateurs scientifiques. Celia Rogero, chercheure au Centre de physique des matériaux du CSIC, a relevé le défi de mener à bien une première expérience utilisant la technologie ALI de Bihurcrystal pour la caractérisation de certains marqueurs fluorescents. L’expérience menée par l’équipe du CFM a consisté à déposer ces marqueurs et à caractériser in situ les échantillons. Ils étaient accompagnés dans cette activité par Rubén González de Bihurcrystal, ainsi que par Leyre Hernández, Jorge Lobo et Fernando Bartolomé de l’Institut des sciences des matériaux de Saragosse. Le but de leur présence était multiple, puisque le personnel de la PME et la doctorante, Leyre Hernández, ont reçu une formation d’introduction à l’utilisation des techniques synchrotron disponibles sur la ligne de lumière BOREAS, formation également proposée dans le cadre du projet TNSI.
Le premier objectif de cette expérience était de vérifier, au moyen de techniques d’absorption de rayons X, le dépôt effectif de molécules marqueurs fluorescentes dont la sublimation sous vide dans le groupe CFM s’est révélée impossible, mais dont la réalisation de couches par dépôt peut avoir des applications pratiques importantes pour la détection d’ions. Le dépôt des molécules a été effectué sur la surface d’un matériau magnétique bidimensionnel dont la croissance a été réalisée au laboratoire CFM et transportée dans des conditions de vide vers la chambre de la ligne de lumière BOREAS à ALBA. Grâce à des rayons X polarisés linéairement d’énergie égale aux seuils d’absorption et l’’oxygène et de l’azote (image 1), l’une des techniques disponibles sur la ligne de lumière BOREAS, il a été possible de vérifier que le dépôt des molécules s’est correctement effectué et qu’elles présentent un ordre isotrope.
Fig. 1 : Spectres d’absorption de rayons X polarisés linéairement au seuil de l’oxygène (à gauche) et de l’azote (à droite) permettant l’étude du dépôt de molécules marqueurs fluorescents.
D’autre part, le but des mesures était de déterminer si la présence de ces molécules modifiait les propriétés magnétiques des matériaux bidimensionnels fabriqués par le groupe CFM, en particulier, celles des couches ultraminces de di-bromure de nickel (NiBr2) déposées sur l’or. Toujours par la technique d’absorption de rayons X, cette fois-ci polarisés circulairement, aux seuils du nickel, élément chimique qui détermine les propriétés magnétiques de la couche, il a été possible d’étudier l’évolution chimique et magnétique du substrat en fonction du dépôt moléculaire.
Fig. 2: Spectres d’absorption de rayons X acquis durant l’étude des propriétés magnétiques des atomes de nickel du matériau bidimensionnel NiBr2 déposé au CFM.
Cette expérience doit son succès à la synergie générée entre les groupes de recherche et les PME au travers du projet TNSI-Poctefa, elle ouvre la porte à l’exploitation du système de dépôt ALI de Bihurcrystal dans le cadre des expériences utilisant la lumière synchrotron.