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par Camille Hamet | 4 juillet 2018

Jean-Yves Rauch travaille avec une drôle de machine : la plate­forme µROBOTEX, qu’il convient de pronon­cer Micro Robo­tex. Elle « ressemble un peu à une cocotte-minute », avec sa chambre sous-vide de 60 centi­mètres de diamètre et ses parois en inox. Mais il s’agit en réalité d’ « une plate­forme tech­no­lo­gique consa­crée à la carac­té­ri­sa­tion, la mani­pu­la­tion et à l’as­sem­blage de micro et nano­sys­tèmes dont les dimen­sions sont infé­rieures à 10 micro­mètres ».

À l’in­té­rieur se trouvent un micro­scope élec­tro­nique capable de gros­sir un million de fois une image, un fais­ceau d’ions foca­li­sés, et deux robots.

Jean-Yves Rauch au travail
Crédits : FEMTO-ST

Le micro­scope élec­tro­nique, à lui seul, vaut 600 000 euros. « Contrai­re­ment à un micro­scope optique, qui peut gros­sir une image de 200 à 400 fois seule­ment, il n’uti­lise pas la longueur d’onde mais les élec­trons », explique Jean-Yves Rauch. « Il est très puis­sant mais ne permet ni la pers­pec­tive, ni la notion de proxi­mité. »

D’où l’in­té­rêt premier du fais­ceau d’ions foca­li­sés. Placé à 54° par rapport au micro­scope élec­tro­nique, il permet en effet de situer les objets placés dans la chambre sous-vide les uns par rapport aux autres, et de les voir en trois dimen­sions. Mais le fais­ceau d’ions foca­li­sés peut en outre « faire office de chalu­meau », et donc décou­per les objets, les plier « comme des origa­mis » et les souder.

Quant aux robots, le premier permet de tenir ces objets tandis que le second permet de les assem­bler. Ils sont mani­pu­lés via un ordi­na­teur. Leur préci­sion est équi­va­lente à deux nano­mètres, soit deux millio­nièmes de milli­mètre.

Le patron de la maison découpé dans une membrane de sili­cium
Crédits : FEMTO-ST

Nano­ro­bots

Jean-Yves Rauch est ingé­nieur-cher­cheur au sein du dépar­te­ment de nano­ro­bo­tique de l’Ins­ti­tut Franche-Comté Élec­tro­nique Méca­nique Ther­mique et Optique – Sciences et Tech­no­lo­gies (FEMTO-ST). Un insti­tut situé à Besançon, capi­tale de l’hor­lo­ge­rie française où subsiste « un écosys­tème et un savoir-faire indus­triel orien­tés vers les micro­tech­niques et la haute-préci­sion qui ne se retrouve pas ailleurs » dans le pays, selon son direc­teur adjoint, Michael Gauthier. « Le dépar­te­ment de nano­ro­bo­tique, dont l’équipe est la plus impor­tante d’Eu­rope avec une cinquan­taine de membres, a hérité de cette culture de la mesure précise du temps et de la préci­sion des pièces. »

Et planche aujourd’­hui, grâce à la plate­forme µROBOTEX, opéra­tion­nelle depuis 2014 seule­ment, sur des projets tous plus fous les uns que les autres.

« Nous travaillons par exemple à la fabri­ca­tion de capteurs d’images assez petits pour péné­trer le cerveau via le conduit nasal et aller photo­gra­phier la zone encé­phale, qui est la zone endom­ma­gée par la mala­die d’Alz­hei­mer », raconte Jean-Yves Rauch.

« Nous travaillons égale­ment sur la possi­bi­lité de dépo­ser sur des membranes des molé­cules capables de fixer une bacté­rie ou un virus et de les plon­ger dans diffé­rents liquides, tels que le sérum, le lait ou encore le sang, afin de rapi­de­ment détec­ter, et de manière très peu inva­sive, la présence ou non de ce virus et de cette bacté­rie. »

« Des fibres optiques aussi fines que les cheveux humains peuvent être insé­rées dans des endroits inac­ces­sibles comme les moteurs à réac­tion et les vais­seaux sanguins pour détec­ter les molé­cules virales ou les niveaux de radia­tion. »

« Nous travaillons par ailleurs sur des capteurs de champs magné­tiques pour la Direc­tion géné­rale de l’ar­me­ment (DGA) et l’ar­mée. »

Crédits : FEMTO-ST

Tous ces objets ne pouvaient même pas être imagi­nés il y a encore peu de temps. Mais l’Ins­ti­tut FEMTO-ST ne peut pas commu­niquer sur eux dans la mesure où ils sont soit breve­tés, soit clas­sés « Secret Défense ». « Alors nous avons décidé de fabriquer une maison micro­sco­pique pour pouvoir parta­ger une prouesse de µROBOTEX avec le public. »

Cons­truite sur le profil d’une fibre optique coupée, cette maison mesure 10 microns de large, 20 microns de long et 15 microns de haut. « C’est-à-dire qu’elle peut tenir sur un poil de bras », précise Jean-Yves Rauch. Du côté de la surface habi­table au rez-de-chaus­sée, il faut comp­ter 0,000000000002 mètre carré. « Notre direc­teur voulait y placer un acarien, mais même un acarien est trop gros pour cette maison, il ne rentrait pas. »

Seule une poignée de bacté­ries pour­raient rési­der dans cette maison. Elle comporte pour­tant quatre murs, un toit, des fenêtres, une porte, et même une chemi­née. Et cette prouesse, saluée en mai dernier par la revue scien­ti­fique améri­caine Jour­nal of Vacuum Science and Tech­no­logy A, a été réali­sée en seule­ment deux jours, pour 2 000 euros.

Crédits : FEMTO-ST

Cela repré­sente, au vu de la surface de la maison, 10 euros le micro­mètre carré, soit 10 000 milliards d’eu­ros le mètre carré. Besançon fait donc aujourd’­hui bien plus fort que Monaco et Hong Kong, où les prix culminent à 100 000 euros le mètre carré.

Le micro-monde

« Pour construire un parc d’at­trac­tions pour acariens, il faudrait des dimen­sions plus impor­tantes », estime Jean-Yves Rauch, « un bâti­ment de 100 microns de long et de 200 microns de large, pour une échelle totale d’un milli­mètre, et donc travailler sur un fil élec­trique plutôt que sur une fibre optique, qui fait 120 microns de diamètre. »

« Contrai­re­ment à notre maison, ce parc d’at­trac­tions serait visible à l’œil nu. Sa construc­tion néces­si­te­rait plus de temps, certai­ne­ment une ving­taine de jours. »

« Et il nous coûte­rait plus cher. Dans les 20 000 euros, si l’on se rapporte au coût de notre maison. Ce qui fait tout de même beau­coup d’argent pour un parc d’at­trac­tions pour acariens… »

Crédits : FEMTO-ST

L’in­gé­nieur-cher­cheur préfé­re­rait utili­ser la plate­forme µROBOTEX pour réali­ser des opéra­tions chirur­gi­cales sur les acariens. Car ils ont selon lui beau­coup de choses à nous apprendre. « L’en­semble du micro-monde a beau­coup de choses à nous apprendre. La manière dont certains animaux régulent leur tempé­ra­ture, par exemple, est parti­cu­liè­re­ment inté­res­sante de nos jours. Mais aussi la manière dont ils appré­hendent la menace dans leur envi­ron­ne­ment, et la manière dont ils se protègent. »

« C’est pour cette raison que nous avons réalisé un encé­pha­lo­gramme sur une fourmi. Certains micro­scopes élec­tro­niques sont d’ailleurs beau­coup utili­sés en ethno­lo­gie. Ils permettent par exemple de décou­per les insectes en tranches afin d’étu­dier leurs méca­nismes muscu­laires et arti­cu­laires, et donc de les analy­ser et de mieux les comprendre. C’est d’au­tant plus impor­tant que ces méca­nismes sont poten­tiel­le­ment à la source d’in­no­va­tions tech­niques. »

Les acariens et les insectes sont en effet, comme les autres éléments de la nature, des sources d’ins­pi­ra­tion inta­ris­sables selon le prin­cipe du biomi­mé­tisme, ingé­nie­rie bâtie sur les formes, matières, proprié­tés, proces­sus et fonc­tions du vivant. Et ils le sont dans des domaines aussi variés que la méde­cine et l’ar­chi­tec­ture.

Crédits : FEMTO-ST

Le premier grand bâti­ment biomi­mé­tique de France, Ecotone, sortira ainsi de terre à Arcueil dans le Val-de-Marne, sur une friche à l’in­ter­sec­tion des auto­routes A6a et A6b.

Inspi­rés des termi­tières, ses patios inté­rieurs seront recou­verts d’une membrane en éthy­lène tétra­fluo­roé­thy­lène qui se soulè­vera quand il fera trop chaud, et se refer­mera quand la tempé­ra­ture bais­sera.

Les parois en façade s’ou­vri­ront et se ferme­ront, elles aussi, en fonc­tion de la météo, permet­tant ainsi à la lumière et à la chaleur, ou bien au contraire à la fraî­cheur, de circu­ler. Un système de venti­la­tion emprunté aux pommes de pin qui permet, notam­ment, de se passer de clima­ti­sa­tion.

Le bâti­ment, d’une super­fi­cie de 82 000 mètres carré, accueillera des bureaux, un hôtel, une rési­dence étudiante, un bar, un spa et un restau­rant à partir de 2023.

Mais le parc d’at­trac­tions pour acariens atten­dra encore un peu.

Crédits : LUXIGON

Couver­ture : La plus petite maison du monde, au cœur du parc d’at­trac­tions pour acariens d’Ulyces. (FEMTO-ST/Ulyces)