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Bartual-murgui Carlos - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Polymères de coordination à transition de spin : synthèse, élaboration de couches minces, nanostructuration et propriétés physiques
    HAL CCSD, 2010
    Co-Authors: Bartual-murgui Carlos
    Abstract:

    In the last few years, the technological demand concerning information storage capacity has grown considerably and is, mostly, due to the development of nano-science and nano-technology: the aim is storing a large quantity of information in an increasingly reduced space. Moreover, miniaturization of other electronic or photonic devices such as gas sensors represents an expanding field. Organic and inorganic molecular compounds are highly promising for these applications. Particularly, bistable materials, which present a hysteresis loop in some of their physical properties are good candidates in the design of information storage and gas sensor devices on a very small scale. Nevertheless, deposition of thin films or the fabrication of nano-objects, as well as their implementation without modifying their properties represents an important step in the design of any device. In this context, this thesis presents the design, synthesis and characterization of a new family of coordination polymers presenting bistable properties. These materials are spin crossover Hofmann-like tridimensional networks. The physical and chemical studies carried out on these compounds are primarily focused on the changes to the spin crossover properties as a function of the chemical composition, which can be altered according to the synthetic methods. Furthermore, the influence of adsorbed guest molecules on the structural and physical properties of these compounds has been investigated. This manuscript contains an original method to the elaboration of thin films of such materials, the so-called "layer by layer" or "multilayer self-assembling" technique. Additionally, micro and nano-structures of these films have been prepared combining lithographic techniques and sequential assembling. The modification of experimental conditions for the layer by layer deposition has allowed control over growth and the surface quality thin films (roughness of a few Angström) to be realized. Thin films and nano-objects have been characterized by different optical (Raman microscopy, optical ellipsometry, surface plasmon spectroscopy...) and surface analysis (AFM, dark field microscopy) techniques. A combination of the obtained results concerning the adsorption properties of these bistable compounds and their treatment as micro- and nano-structured systems yields perspectives towards the fabrication of gas sensor devices.Depuis de nombreuses années, les demandes technologiques en termes de capacité de stockage de l'information numérique augmentent de façon considérable et sont en partie à l'origine du développement des nanosciences : l'objectif est de stocker toujours plus d'information dans un volume toujours plus petit et le plus rapidement possible. De même, la miniaturisation d'autres composants électroniques ou photonique tels que les capteurs, les dispositifs pour l'optique constitue un domaine en pleine essor. Les composés moléculaires organiques et inorganiques sont potentiellement prometteurs dans la perspective de telles applications. En particulier, les matériaux Bistables présentant une hystérésis de leurs propriétés physiques sont des matériaux de choix pour la conception de dispositifs de stockage de l'information et capteur de gaz à très petite échelle. Cependant, le dépôt sous forme de couches minces et également la fabrication de nano-objets ainsi que leur intégration sans altérer la propriété de ces systèmes constituent des étapes incontournables dans la conception de tout dispositif. Dans ce contexte, ce manuscrit présente la conception, la synthèse et la caractérisation d'une nouvelle famille de composés tridimensionnels polymériques de coordination présentant des propriétés Bistables. Il s'agit de polymères de coordination à transition de spin de la famille des clathrates de Hofmann. L'étude physico-chimique de ces composés a été centrée, notamment, sur les variations des caractéristiques de la transition de spin en fonction des compositions chimiques obtenues pour différentes méthodes de synthèse mises en oeuvre. De plus, sont étudiés les changements des propriétés physiques et structurales qui se produisent lors de l'adsorption de molécules invitées dans les pores de ces polymères. D'autre part, ce travail de thèse montre une approche originale dite dépôt séquentiel ou plus largement dépôt "couche-par-couche" pour l'élaboration de couches minces et présente également la nano-structuration de ces matériaux par combinaison de techniques lithographiques et de l'assemblage séquentiel. La modification des conditions expérimentales de l'assemblage séquentiel nous a permis de maîtriser la croissance et la qualité de surface des dépôts (rugosité inférieure à quelques Angström). Ces couches minces et ces nano-objets ont été caractérisés par différentes techniques optiques (microscopie Raman, ellipsométrie, spectroscopie des plasmons de surface ...) ou encore des techniques d'imagerie (AFM, microscopie optique en champ sombre). La combinaison des résultats obtenus sur les propriétés d'adsorption de ces composés Bistables et leur mise en forme en tant que systèmes micro- et nano-structurés ouvre la voie vers des perspectives sérieuses pour la réalisation de dispositifs capteurs de gaz

  • Polymères de coordination à transition de spin : synthèse, élaboration de couches minces, nanostructuration et propriétés physiques
    2010
    Co-Authors: Bartual-murgui Carlos
    Abstract:

    Depuis de nombreuses années, les demandes technologiques en termes de capacité de stockage de l'information numérique augmentent de façon considérable et sont en partie à l'origine du développement des nanosciences : l'objectif est de stocker toujours plus d'information dans un volume toujours plus petit et le plus rapidement possible. De même, la miniaturisation d'autres composants électroniques ou photonique tels que les capteurs, les dispositifs pour l'optique constitue un domaine en pleine essor. Les composés moléculaires organiques et inorganiques sont potentiellement prometteurs dans la perspective de telles applications. En particulier, les matériaux Bistables présentant une hystérésis de leurs propriétés physiques sont des matériaux de choix pour la conception de dispositifs de stockage de l'information et capteur de gaz à très petite échelle. Cependant, le dépôt sous forme de couches minces et également la fabrication de nano-objets ainsi que leur intégration sans altérer la propriété de ces systèmes constituent des étapes incontournables dans la conception de tout dispositif. Dans ce contexte, ce manuscrit présente la conception, la synthèse et la caractérisation d'une nouvelle famille de composés tridimensionnels polymériques de coordination présentant des propriétés Bistables. Il s'agit de polymères de coordination à transition de spin de la famille des clathrates de Hofmann. L'étude physico-chimique de ces composés a été centrée, notamment, sur les variations des caractéristiques de la transition de spin en fonction des compositions chimiques obtenues pour différentes méthodes de synthèse mises en œuvre. De plus, sont étudiés les changements des propriétés physiques et structurales qui se produisent lors de l'adsorption de molécules invitées dans les pores de ces polymères. D'autre part, ce travail de thèse montre une approche originale dite dépôt séquentiel ou plus largement dépôt "couche-par-couche" pour l'élaboration de couches minces et présente également la nano-structuration de ces matériaux par combinaison de techniques lithographiques et de l'assemblage séquentiel. La modification des conditions expérimentales de l'assemblage séquentiel nous a permis de maîtriser la croissance et la qualité de surface des dépôts (rugosité inférieure à quelques Angström). Ces couches minces et ces nano-objets ont été caractérisés par différentes techniques optiques (microscopie Raman, ellipsométrie, spectroscopie des plasmons de surface …) ou encore des techniques d'imagerie (AFM, microscopie optique en champ sombre). La combinaison des résultats obtenus sur les propriétés d'adsorption de ces composés Bistables et leur mise en forme en tant que systèmes micro- et nano-structurés ouvre la voie vers des perspectives sérieuses pour la réalisation de dispositifs capteurs de gaz.In the last few years, the technological demand concerning information storage capacity has grown considerably and is, mostly, due to the development of nano-science and nano-technology: the aim is storing a large quantity of information in an increasingly reduced space. Moreover, miniaturization of other electronic or photonic devices such as gas sensors represents an expanding field. Organic and inorganic molecular compounds are highly promising for these applications. Particularly, bistable materials, which present a hysteresis loop in some of their physical properties are good candidates in the design of information storage and gas sensor devices on a very small scale. Nevertheless, deposition of thin films or the fabrication of nano-objects, as well as their implementation without modifying their properties represents an important step in the design of any device. In this context, this thesis presents the design, synthesis and characterization of a new family of coordination polymers presenting bistable properties. These materials are spin crossover Hofmann-like tridimensional networks. The physical and chemical studies carried out on these compounds are primarily focused on the changes to the spin crossover properties as a function of the chemical composition, which can be altered according to the synthetic methods. Furthermore, the influence of adsorbed guest molecules on the structural and physical properties of these compounds has been investigated. This manuscript contains an original method to the elaboration of thin films of such materials, the so-called “layer by layer” or “multilayer self-assembling” technique. Additionally, micro and nano-structures of these films have been prepared combining lithographic techniques and sequential assembling. The modification of experimental conditions for the layer by layer deposition has allowed control over growth and the surface quality thin films (roughness of a few Angström) to be realized. Thin films and nano-objects have been characterized by different optical (Raman microscopy, optical ellipsometry, surface plasmon spectroscopy…) and surface analysis (AFM, dark field microscopy) techniques

Girardin Léo - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Propagation phenomena and reaction–diffusion systems for population dynamics in homogeneous or periodic media
    2018
    Co-Authors: Girardin Léo
    Abstract:

    Cette thèse est dédiée à l’étude des propriétés de propagation de systèmes de réaction – diffusion issus de la dynamique des populations. Dans la première partie, on étudie la limite de forte compétition de systèmes à deux espèces. À l’aide de la ségrégation spatiale, on détermine le signe de la vitesse de l’onde progressive bistable. La généralisation aux ondes pulsatoires Bistables en milieu spatialement périodique est ensuite envisagée afin d’étudier le rôle de l’hétérogénéité spatiale. Après avoir donné une condition suffisante pour l’existence de telles ondes ainsi qu’une condition suffisante pour l’existence d’états stationnaires stables susceptibles au contraire de bloquer l’invasion, on suppose qu’une famille d’ondes pulsatoires existe et on prouve un résultat semblable à celui obtenu en milieu homogène. Dans la seconde partie, des systèmes de type KPP à un nombre arbitraire d’espèces sont considérés. On étudie l’existence d’états stationnaires et d’ondes progressives, les propriétés qualitatives de ces solutions ainsi que la vitesse asymptotique de propagation de certaines solutions du problème de Cauchy. Cela résout des questions ouvertes sur les systèmes de mutation – compétition – diffusion, qui constituent le prototype de système de type KPP. Dans la troisième partie, on revient aux systèmes à deux espèces. Considérant cette fois-ci le cas monostable, on étudie les vitesses asymptotiques de propagation de certaines solutions du problème de Cauchy et, ce faisant, on montre l’existence de solutions décrivant l’invasion d’un territoire inhabité par un compétiteur faible mais rapide suivie de l’invasion de ce territoire par un compétiteur fort mais lent.This thesis is dedicated to the study of propagation properties of various reaction–diffusion systems coming from population dynamics. In the first part, we study the strong competition limit of competition–diffusion systems with two species. Thanks to the spatial segregation, we determine the sign of the speed of the bistable traveling wave. The generalization to bistable pulsating fronts in spatially periodic media is then considered in order to study the role of spatial heterogeneity. We find a condition sufficient for the existence of such fronts as well as a condition sufficient for the existence of stable steady states which might on the contrary block the propagation. Then we show that whenever a family of strongly competing pulsating fronts exists, we can establish a result very similar to the one obtained in homogeneous media. In the second part, systems of KPP type with any number of species are considered. We study the existence of steady states and traveling waves, the qualitative properties of these solutions as well as the asymptotic speed of spreading of certain solutions of the Cauchy problem. This settles several open questions on the prototypical KPP systems that are mutation–competition–diffusion systems. In the third part, we go back to competition–diffusion systems with two species. Considering this time the monostable case, we study the asymptotic speeds of spreading of certain solutions of the Cauchy problem. By so doing, we show the existence of propagating terraces describing the invasion of an uninhabited territory by a weak but fast competitor followed by the invasion by a strong but slow competitor

  • Phénomènes de propagation et systèmes de réaction-diffusion pour la dynamique des populations en milieu homogène ou périodique
    HAL CCSD, 2018
    Co-Authors: Girardin Léo
    Abstract:

    This thesis is dedicated to the study of propagation properties of various reaction–diffusion systems coming from population dynamics. In the first part, we study the strong competition limit of competition–diffusion systems with two species. Thanks to the spatial segregation, we determine the sign of the speed of the bistable traveling wave. The generalization to bistable pulsating fronts in spatially periodic media is then considered in order to study the role of spatial heterogeneity. We find a condition sufficient for the existence of such fronts as well as a condition sufficient for the existence of stable steady states which might on the contrary block the propagation. Then we show that whenever a family of strongly competing pulsating fronts exists, we can establish a result very similar to the one obtained in homogeneous media. In the second part, systems of KPP type with any number of species are considered. We study the existence of steady states and traveling waves, the qualitative properties of these solutions as well as the asymptotic speed of spreading of certain solutions of the Cauchy problem. This settles several open questions on the prototypical KPP systems that are mutation–competition–diffusion systems. In the third part, we go back to competition–diffusion systems with two species. Considering this time the monostable case, we study the asymptotic speeds of spreading of certain solutions of the Cauchy problem. By so doing, we show the existence of propagating terraces describing the invasion of an uninhabited territory by a weak but fast competitor followed by the invasion by a strong but slow competitor.Cette thèse est dédiée à l’étude des propriétés de propagation de systèmes de réaction – diffusion issus de la dynamique des populations. Dans la première partie, on étudie la limite de forte compétition de systèmes à deux espèces. À l’aide de la ségrégation spatiale, on détermine le signe de la vitesse de l’onde progressive bistable. La généralisation aux ondes pulsatoires Bistables en milieu spatialement périodique est ensuite envisagée afin d’étudier le rôle de l’hétérogénéité spatiale. Après avoir donné une condition suffisante pour l’existence de telles ondes ainsi qu’une condition suffisante pour l’existence d’états stationnaires stables susceptibles au contraire de bloquer l’invasion, on suppose qu’une famille d’ondes pulsatoires existe et on prouve un résultat semblable à celui obtenu en milieu homogène. Dans la seconde partie, des systèmes de type KPP à un nombre arbitraire d’espèces sont considérés. On étudie l’existence d’états stationnaires et d’ondes progressives, les propriétés qualitatives de ces solutions ainsi que la vitesse asymptotique de propagation de certaines solutions du problème de Cauchy. Cela résout des questions ouvertes sur les systèmes de mutation – compétition – diffusion, qui constituent le prototype de système de type KPP. Dans la troisième partie, on revient aux systèmes à deux espèces. Considérant cette fois-ci le cas monostable, on étudie les vitesses asymptotiques de propagation de certaines solutions du problème de Cauchy et, ce faisant, on montre l’existence de solutions décrivant l’invasion d’un territoire inhabité par un compétiteur faible mais rapide suivie de l’invasion de ce territoire par un compétiteur fort mais lent

K W Wang - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • investigation of a bistable dual stage vibration isolator under harmonic excitation
    Smart Materials and Structures, 2014
    Co-Authors: Ryan L. Harne, K W Wang, Kai Yang, Hai Huang
    Abstract:

    This study explores the steady-state performance of a dual-stage vibration isolator, which is configured by a bistable oscillator and a linear oscillator. The potential force of the bistable stage comprises negative linear and positive cubic nonlinear stiffnesses such that the two restoring force contributions may counterbalance to minimize dynamic force transmission. By applying a first-order harmonic balance, it is predicted that the bistable dual-stage isolator may significantly outperform an equivalent pure linear dual-stage isolator. This conclusion is verified through a series of numerical investigations. Following a parametric study, design guidelines are detailed to achieve performance improvements. Then, the ‘valley’ response, which is the special phenomenon of the bistable dual-stage isolator due to the counterbalance of the negative linear and positive nonlinear potential forces, is revealed and quantitatively explained. Numerical studies demonstrate the role of initial conditions, and it is shown that the likelihood of beneficial single periodic valley and intra-well responses for isolation purposes can be increased by greater bistable stage damping. Finally, a bistable dual-stage isolator prototype is developed and tested, and the numerical and experimental results verify the theoretical predictions.

  • A review of the recent research on vibration energy harvesting via bistable systems
    Smart Materials and Structures, 2013
    Co-Authors: Ryan L. Harne, K W Wang
    Abstract:

    The investigation of the conversion of vibrational energy into electrical power has become a major field of research. In recent years, bistable energy harvesting devices have attracted significant attention due to some of their unique features. Through a snap-through action, bistable systems transition from one stable state to the other, which could cause large amplitude motion and dramatically increase power generation. Due to their nonlinear characteristics, such devices may be effective across a broad-frequency bandwidth. Consequently, a rapid engagement of research has been undertaken to understand bistable electromechanical dynamics and to utilize the insight for the development of improved designs. This paper reviews, consolidates, and reports on the major efforts and findings documented in the literature. A common analytical framework for bistable electromechanical dynamics is presented, the principal results are provided, the wide variety of bistable energy harvesters are described, and some remaining challenges and proposed solutions are summarized. © 2013 IOP Publishing Ltd.

Pauthier Antoine - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Deux exemples de propagation de fronts de réaction-diffusion en milieu hétérogène
    HAL CCSD, 2016
    Co-Authors: Pauthier Antoine
    Abstract:

    The aim of this thesis is to study two examples of propagation phenomena in heterogeneous reaction-diffusion equations.The purpose of the first part is to understand the effect of nonlocal exchanges between a line of fast diffusion and a two dimensional environment in which reaction-diffusion of KPP type occurs. The initial model was introduced in 2013 by Berestycki, Roquejoffre, and Rossi. In the first chapter we investigate how the nonlocal coupling between the line and the plane enhances the spreading in the direction of the line; we also investigate how different exchange functions may maximize or not the spreading speed.The second chapter is concerned with the singular limit of nonlocal exchanges that tend to Dirac masses. We show the convergence of the dynamics in a rather strong sense. In the third chapter we study the limit of long range exchanges with constant mass. It gives an infimum for the asymptotic speed of spreading for these models that still could be bigger than the usual KPP spreading speed.The second part of this thesis is concerned with entire solutions for heterogeneous bistable equations.We consider a two dimensional domain infinite in one direction, bounded in the other, that converges to a cylinder as x goes to minus infinity. We prove the existence of an entire solution in such a domain which is the bistable wave for t tends to minus infinity. It also lead us to investigate a one dimensional model with a non-homogeneous reaction term,for which we prove the same property.L'objet de cette thèse est l'étude de deux exemples de propagation pour des équations de réaction-diffusion hétérogènes.Le but de la première partie est de déterminer quels sont les effets d'échanges non locaux entre une ligne de diffusion rapide et un environnement bidimensionnel dans lequel a lieu un phénomène de réaction-diffusion de type KPP usuel. Dans le premier chapitre nous étudions comment ce couplage non local entre la ligne et le plan accélère la propagation dans la direction de la ligne ; on détermine aussi comment différentes fonctions d'échanges maximisent ou non la vitesse d'invasion. Le deuxième chapitre est consacré à la limite singulière de termes d'échanges qui convergent vers des masses de Dirac. On montre alors que la dynamique converge avec une certaine uniformité. Dans le troisième chapitre nous étudions la limite d'échanges étalés à l'infini. Ils permettent de donner un infimum sur la vitesse de propagation pour ce type de modèle qui peut cependant être supérieure à la vitesse KPP usuelle.La seconde partie de cette thèse est consacrée à l'étude de solutions entières (ou éternelles) pour des équations Bistables hétérogènes. On considère un domaine bidimensionnel infini dans une direction, borné dans l'autre, qui converge vers un cylindre quand x tend vers moins l'infini. On montre alors l'existence d'une solution entière dans un tel domaine qui est égal à l'onde bistable en t tend vers moins l'infini. Cela nous conduit à étudier un modèle unidimensionnel avec un terme de réaction hétérogène, pour lequel on obtient le même résultat

  • Two examples of reaction-diffusion front propagation in heterogeneous media
    2016
    Co-Authors: Pauthier Antoine
    Abstract:

    L'objet de cette thèse est l'étude de deux exemples de propagation pour des équations de réaction-diffusion hétérogènes.Le but de la première partie est de déterminer quels sont les effets d'échanges non locaux entre une ligne de diffusion rapide et un environnement bidimensionnel dans lequel a lieu un phénomène de réaction-diffusion de type KPP usuel. Dans le premier chapitre nous étudions comment ce couplage non local entre la ligne et le plan accélère la propagation dans la direction de la ligne ; on détermine aussi comment différentes fonctions d'échanges maximisent ou non la vitesse d'invasion. Le deuxième chapitre est consacré à la limite singulière de termes d'échanges qui convergent vers des masses de Dirac. On montre alors que la dynamique converge avec une certaine uniformité. Dans le troisième chapitre nous étudions la limite d'échanges étalés à l'infini. Ils permettent de donner un infimum sur la vitesse de propagation pour ce type de modèle qui peut cependant être supérieure à la vitesse KPP usuelle.La seconde partie de cette thèse est consacrée à l'étude de solutions entières (ou éternelles) pour des équations Bistables hétérogènes. On considère un domaine bidimensionnel infini dans une direction, borné dans l'autre, qui converge vers un cylindre quand x tend vers moins l'infini. On montre alors l'existence d'une solution entière dans un tel domaine qui est égal à l'onde bistable en t tend vers moins l'infini. Cela nous conduit à étudier un modèle unidimensionnel avec un terme de réaction hétérogène, pour lequel on obtient le même résultat.The aim of this thesis is to study two examples of propagation phenomena in heterogeneous reaction-diffusion equations.The purpose of the first part is to understand the effect of nonlocal exchanges between a line of fast diffusion and a two dimensional environment in which reaction-diffusion of KPP type occurs. The initial model was introduced in 2013 by Berestycki, Roquejoffre, and Rossi. In the first chapter we investigate how the nonlocal coupling between the line and the plane enhances the spreading in the direction of the line; we also investigate how different exchange functions may maximize or not the spreading speed.The second chapter is concerned with the singular limit of nonlocal exchanges that tend to Dirac masses. We show the convergence of the dynamics in a rather strong sense. In the third chapter we study the limit of long range exchanges with constant mass. It gives an infimum for the asymptotic speed of spreading for these models that still could be bigger than the usual KPP spreading speed.The second part of this thesis is concerned with entire solutions for heterogeneous bistable equations.We consider a two dimensional domain infinite in one direction, bounded in the other, that converges to a cylinder as x goes to minus infinity. We prove the existence of an entire solution in such a domain which is the bistable wave for t tends to minus infinity. It also lead us to investigate a one dimensional model with a non-homogeneous reaction term,for which we prove the same property

Chalvet Vincent - One of the best experts on this subject based on the ideXlab platform.

  • Design, fabrication and control of a planar , non redondant, MEMS digital microrobot
    2013
    Co-Authors: Chalvet Vincent
    Abstract:

    Le développement récent en micro- et nanotechnologies (dans des domaines tels que l’horlogerie,l’électronique, l’optique, le biomédical, . . .) a créé un fort besoin concernant des systèmes capables de manipuler et d’assembler des objets de plus en plus petits. La conception de stations robotisées, capables de manipuler des micro-objets, s’est multipliée à travers le monde, faisant intervenir des actionneurs de haute résolution adaptés au micro monde, ainsi que de nombreux capteurs.Ce mémoire ouvre une nouvelle voie pour le développement de robots de micromanipulation. Il présente la conception, la modélisation, la fabrication et la commande d’un nouveau concept de micro robot, le DiMiBot (Digital MicroroBot). Il s’agit du premier micro robot numérique – inspiré ´e de l’ ´électronique numérique – qui fait intervenir des actionneurs binaires pour générer un déplacement discret d’une grande précision sans nécessiter de capteur (en boucle ouverte). Ces actionneurs binaires extrêmement répétables et robustes (les modules Bistables), assurent chacun un déplacement précis de 25 μm. Ils sont associés de manière monolithique à une architecture robotique parallèle flexible, assurant la génération d’un espace de travail discret, dont les 2N (N est le nombre de modules Bistables utilisés au sein du DiMiBot) positions distincts atteignables sont parfaitement stables, répétables et robustes mécaniquement. Elles sont réparties de manière homogène dans un carré de 10,5 μm de côté La micro fabrication du premier prototype de micro robot numérique en silicium – faisant suite `a un dimensionnement minutieux en élément finis – a été réalisé au sein de la salle blanche MIMENTO de l’institut FEMTO-ST. Ce DiMiBot possédant 4 modules Bistables assure une résolution de 3,5 μm pour une répétable de chacune des 16 positions atteignables de 90 nm.With the current expansion of micro- and nano-technologies (in such domains as watchmaking, electronics,optics, biomedical, . . .), came the necessity to build systems able to manipulate and make the assembly ofsmaller and smaller objects. Design of robotic stations, able to manipulate micro-objects, expanded all over theworld, making use of high resolution actuators and numerous sensors adapted to the microworld.This thesis opens a new paradigm in the design of micromanipulation robotics. We present the design, modeling,fabrication and control of a new microrobot, the DiMiBot (Digital MicroroBot). It is the first digital microrobot— inspired from digital electronics — which makes use of binary actuators for the generation of discretedisplacements with high accuracy without any sensors (open-loop control). These highly repeatable and robustbinary actuators (bistable modules) generate an accurate displacement of 25 μm. They are monolithicallyconbined with a parallel flexible architecture, allowing the generation of a discrete workspace, in which all the2N (N is the number of bistable modules used) distinct reachable positions are perfectly stable, repeatable andmechanically robust. They are evenly spread inside a 10.5 μm length square.After dimensioning, the first digital microrobot prototype in silicon was microfabricated in MIMENTO clean-roomof FEMTO-ST institute. This DiMiBot has 4 bistable modules and generates a workspace of 3.5 μm resolutionwith 90 nm repeatabilit

  • Conception, réalisation et commande d'un microrobot numérique, planaire, non-redondant et en technologie MEMS.
    HAL CCSD, 2013
    Co-Authors: Chalvet Vincent
    Abstract:

    With the current expansion of micro- and nano-technologies (in such domains as watchmaking, electronics, optics, biomedical, . . .), came the necessity to build systems able to manipulate and make the assembly of smaller and smaller objects. Design of robotic stations, able to manipulate micro-objects, expanded all over the world, making use of high resolution actuators and numerous sensors adapted to the microworld. This thesis opens a new paradigm in the design of micromanipulation robotics. We present the design, modeling, fabrication and control of a new microrobot, the DiMiBot (Digital MicroroBot). It is the first digital microrobot -- inspired from digital electronics -- which makes use of binary actuators for the generation of discrete displacements with high accuracy without any sensors (open-loop control). These highly repeatable and robust binary actuators (bistable modules) generate an accurate displacement of 25 μm. They are monolithically conbined with a parallel flexible architecture, allowing the generation of a discrete workspace, in which all the 2N (N is the number of bistable modules used) distinct reachable positions are perfectly stable, repeatable and mechanically robust. They are evenly spread inside a 10.5 μm length square. After dimensioning, the first digital microrobot prototype in silicon was microfabricated in MIMENTO clean-room of FEMTO-ST institute. This DiMiBot has 4 bistable modules and generates a workspace of 3.5 μm resolution with 90 nm repeatability.Le développement récent en micro- et nano-technologies (dans des domaines tels que l'horlogerie, l'électronique, l'optique, le biomédical, . . .) a créé un fort besoin concernant des systèmes capables de manipuler et d'assembler des objets de plus en plus petits. La conception de stations robotisées, capables de manipuler des micro-objets, s'est multipliée à travers le monde, faisant intervenir des actionneurs de haute résolution adaptés au micromonde, ainsi que de nombreux capteurs. Ce mémoire ouvre une nouvelle voie pour le développement de robots de micromanipulation. Il présente la conception, la modélisation, la fabrication et la commande d'un nouveau concept de microrobot, le DiMiBot (Digital MicroroBot). Il s'agit du premier microrobot numérique - inspiré de l'électronique numérique - qui fait intervenir des actionneurs binaires pour générer un déplacement discret d'une grande précision sans nécessiter de capteur (en boucle ouverte). Ces actionneurs binaires extrêmement répétables et robustes (les modules Bistables), assurent chacun un déplacement précis de 25 μm. Ils sont associés de manière monolithique à une architecture robotique parallèle flexible, assurant la génération d'un espace de travail discret, dont les 2N (N est le nombre de modules Bistables utilisés au sein du DiMiBot) positions distincts atteignables sont parfaitement stables, répétables et robustes mécaniquement. Elles sont réparties de manière homogène dans un carré de10,5 μm de côté. La microfabrication du premier prototype de microrobot numérique en silicium - faisant suite à un dimensionnement minutieux en éléments finis - a été réalisé au sein de la salle blanche MIMENTO de l'institut FEMTO-ST. Ce DiMiBot possédant 4 modules Bistables assure une résolution de 3,5 μm pour une répétable de chacune des 16 positions atteignables de 90 nm

  • Conception, réalisation et commande d'un microrobot numérique, planaire, non redondant et en technologie MEMS
    HAL CCSD, 2013
    Co-Authors: Chalvet Vincent
    Abstract:

    With the current expansion of micro- and nano-technologies (in such domains as watchmaking, electronics,optics, biomedical, . . .), came the necessity to build systems able to manipulate and make the assembly ofsmaller and smaller objects. Design of robotic stations, able to manipulate micro-objects, expanded all over theworld, making use of high resolution actuators and numerous sensors adapted to the microworld.This thesis opens a new paradigm in the design of micromanipulation robotics. We present the design, modeling,fabrication and control of a new microrobot, the DiMiBot (Digital MicroroBot). It is the first digital microrobot— inspired from digital electronics — which makes use of binary actuators for the generation of discretedisplacements with high accuracy without any sensors (open-loop control). These highly repeatable and robustbinary actuators (bistable modules) generate an accurate displacement of 25 μm. They are monolithicallyconbined with a parallel flexible architecture, allowing the generation of a discrete workspace, in which all the2N (N is the number of bistable modules used) distinct reachable positions are perfectly stable, repeatable andmechanically robust. They are evenly spread inside a 10.5 μm length square.After dimensioning, the first digital microrobot prototype in silicon was microfabricated in MIMENTO clean-roomof FEMTO-ST institute. This DiMiBot has 4 bistable modules and generates a workspace of 3.5 μm resolutionwith 90 nm repeatabilityLe développement récent en micro- et nanotechnologies (dans des domaines tels que l’horlogerie,l’électronique, l’optique, le biomédical, . . .) a créé un fort besoin concernant des systèmes capables de manipuler et d’assembler des objets de plus en plus petits. La conception de stations robotisées, capables de manipuler des micro-objets, s’est multipliée à travers le monde, faisant intervenir des actionneurs de haute résolution adaptés au micro monde, ainsi que de nombreux capteurs.Ce mémoire ouvre une nouvelle voie pour le développement de robots de micromanipulation. Il présente la conception, la modélisation, la fabrication et la commande d’un nouveau concept de micro robot, le DiMiBot (Digital MicroroBot). Il s’agit du premier micro robot numérique – inspiré ´e de l’ ´électronique numérique – qui fait intervenir des actionneurs binaires pour générer un déplacement discret d’une grande précision sans nécessiter de capteur (en boucle ouverte). Ces actionneurs binaires extrêmement répétables et robustes (les modules Bistables), assurent chacun un déplacement précis de 25 μm. Ils sont associés de manière monolithique à une architecture robotique parallèle flexible, assurant la génération d’un espace de travail discret, dont les 2N (N est le nombre de modules Bistables utilisés au sein du DiMiBot) positions distincts atteignables sont parfaitement stables, répétables et robustes mécaniquement. Elles sont réparties de manière homogène dans un carré de 10,5 μm de côté La micro fabrication du premier prototype de micro robot numérique en silicium – faisant suite `a un dimensionnement minutieux en élément finis – a été réalisé au sein de la salle blanche MIMENTO de l’institut FEMTO-ST. Ce DiMiBot possédant 4 modules Bistables assure une résolution de 3,5 μm pour une répétable de chacune des 16 positions atteignables de 90 nm

  • Conception, réalisation et commande d'un microrobot numérique, planaire, non redondant et en technologie MEMS
    2013
    Co-Authors: Chalvet Vincent, Lutz Philippe
    Abstract:

    Le développement récent en micro- et nanotechnologies (dans des domaines tels que l horlogerie,l électronique, l optique, le biomédical, . . .) a créé un fort besoin concernant des systèmes capables de manipuler et d assembler des objets de plus en plus petits. La conception de stations robotisées, capables de manipuler des micro-objets, s est multipliée à travers le monde, faisant intervenir des actionneurs de haute résolution adaptés au micro monde, ainsi que de nombreux capteurs.Ce mémoire ouvre une nouvelle voie pour le développement de robots de micromanipulation. Il présente la conception, la modélisation, la fabrication et la commande d un nouveau concept de micro robot, le DiMiBot (Digital MicroroBot). Il s agit du premier micro robot numérique inspiré e de l électronique numérique qui fait intervenir des actionneurs binaires pour générer un déplacement discret d une grande précision sans nécessiter de capteur (en boucle ouverte). Ces actionneurs binaires extrêmement répétables et robustes (les modules Bistables), assurent chacun un déplacement précis de 25 m. Ils sont associés de manière monolithique à une architecture robotique parallèle flexible, assurant la génération d un espace de travail discret, dont les 2N (N est le nombre de modules Bistables utilisés au sein du DiMiBot) positions distincts atteignables sont parfaitement stables, répétables et robustes mécaniquement. Elles sont réparties de manière homogène dans un carré de 10,5 m de côté La micro fabrication du premier prototype de micro robot numérique en silicium faisant suite a un dimensionnement minutieux en élément finis a été réalisé au sein de la salle blanche MIMENTO de l institut FEMTO-ST. Ce DiMiBot possédant 4 modules Bistables assure une résolution de 3,5 m pour une répétable de chacune des 16 positions atteignables de 90 nm.With the current expansion of micro- and nano-technologies (in such domains as watchmaking, electronics,optics, biomedical, . . .), came the necessity to build systems able to manipulate and make the assembly ofsmaller and smaller objects. Design of robotic stations, able to manipulate micro-objects, expanded all over theworld, making use of high resolution actuators and numerous sensors adapted to the microworld.This thesis opens a new paradigm in the design of micromanipulation robotics. We present the design, modeling,fabrication and control of a new microrobot, the DiMiBot (Digital MicroroBot). It is the first digital microrobot inspired from digital electronics which makes use of binary actuators for the generation of discretedisplacements with high accuracy without any sensors (open-loop control). These highly repeatable and robustbinary actuators (bistable modules) generate an accurate displacement of 25 m. They are monolithicallyconbined with a parallel flexible architecture, allowing the generation of a discrete workspace, in which all the2N (N is the number of bistable modules used) distinct reachable positions are perfectly stable, repeatable andmechanically robust. They are evenly spread inside a 10.5 m length square.After dimensioning, the first digital microrobot prototype in silicon was microfabricated in MIMENTO clean-roomof FEMTO-ST institute. This DiMiBot has 4 bistable modules and generates a workspace of 3.5 m resolutionwith 90 nm repeatabilityBESANCON-Bib. Electronique (250560099) / SudocSudocFranceF