Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales

Le CEMES est longé par le Canal du Midi, à l’extrême est du quartier de Saouzelong-Rangueil à Toulouse. Accès possible en métro, ligne B, station Saouzelong.

La Boule du CEMES-CNRS à Toulouse abrita un microscope électronique à très haute tension (1960-1991)

Associé à l’Université Toulouse 3 - Paul Sabatier, et à l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSA), le CEMES est né en 1988, succédant ainsi au Laboratoire d’Optique Électronique (LOE) créé en 1949 par le Professeur Gaston Dupouy[2] et qui aménagea sur le campus actuel en 1957. Le bâtiment emblématique du LOE en son temps et du CEMES aujourd’hui, est une sphère d’acier de 25 mètres de diamètre qui a hébergé un microscope électronique à très haute tension (1 million de volts) inauguré par le général de Gaulle le 14 février 1959[3]. Ce microscope qui a fonctionné jusqu’en 1991 fait partie du patrimoine scientifique de Toulouse et son bâtiment iconique, qui abrite aujourd'hui de nouvelles activités scientifiques, est connu sous le nom de Boule de Rangueil[4]^,[5].

Le CEMES est un laboratoire de recherche fondamentale en sciences des matériaux, physique du solide et chimie moléculaire. Les activités scientifiques qui y sont développées couvrent un large spectre allant de la synthèse de (nano)matériaux et de systèmes moléculaires, l’étude et la modélisation de leur structure et de leurs propriétés physiques (optique, mécanique, électronique et magnétique) à leur intégration dans des dispositifs et à la manipulation de ces objets individuels[6].

La majeure partie des travaux expérimentaux développés au CEMES s’appuie sur une instrumentation de pointe et une part importante des activités menées au CEMES vise aux développements instrumentaux et méthodologiques dans les domaines phares du laboratoire que sont la microscopie électronique à transmission (MET), les microscopies à champ proche (SPM) et la spectroscopie optique[7].

En forte synergie avec le monde universitaire, à travers notamment ses enseignants-chercheurs, le CEMES est impliqué dans la formation universitaire à tous les niveaux : Licence, Master et Doctorat[8].

Le CEMES compte environ 160 personnes (en 2020 : 40 chercheurs CNRS, 25 enseignants-chercheurs, 37 ingénieurs, techniciens et personnels administratifs, 32 doctorants, 8 post-doctorants et de nombreux stagiaires).

Les objectifs du CEMES visent principalement à :

• Étudier les structures et les propriétés de nanomatériaux et nanotructures à l’échelle de l’atome ;
• Etablir les relations entre les nano et microstructures et les propriétés physiques de divers types de matériaux et nanomatériaux ;
• Inventer et développer de nouveaux instruments et techniques de mesure et/ou des méthodologies permettant l’étude de ces « (nano) objets » aux échelles pertinentes (spatiale et temporelle) ;
• Imaginer, créer et développer des prototypes de nano-machines moléculaires.

Les recherches sont menées au sein de sept groupes :

• GNS Groupe Nanosciences
• I3EM : Interférometrie In-situ, Instrumentation pour la Microscopie Électronique
• MEM : Matériaux et dispositifs pour l’Électronique et le Magnétisme
• M3 : Matériaux Multi-fonctionnels et Multi-échelles
• NeO : Nano-Optique et Nanomatériaux pour l’optique
• PPM : Physique de la Plasticité et Métallurgie
• SINanO : Surfaces, Interfaces et Nano-Objets

Les moyens expérimentaux CEMES font face aux défis de la fabrication et de l’imagerie de "nano-objets" ainsi que la manipulation de leurs propriétés physiques :

• 8 microscopes électroniques à transmission (dont 2 prototypes) consacrés à l’analyse chimique, l’identification des défauts, l’imagerie atomique, l’holographie électronique et les études in situ

• 7 microscopes à champ proche (STM 4 pointes, UHV basse-T STM, 2 AFM-NC/KPFM, Photon STM, 2 AFM commerciaux)
• 3 diffractomètres de rayons X (dont un WAXS et un micro-diffractomètre de poudre)
• 4 spectromètres Raman (visible, UV, TERS, …)
• 3 bancs de mesures optiques (photoluminescence, réflectivité, déclin de fluorescence, magnéto-optique, …)
• 1 implanteur d’ions ultra-basse énergie, 2 bâtis de pulvérisation dont un avec source de nanoparticules, un bâti de MBE, un bâti de RIE, des bâtis de dépôts métalliques, diélectriques et de passivation, lithographie laser et optique et 2 FIB dont un avec procédé de lithographie électronique

Ces différents équipements sont réunis au sein de services rassemblés dans 3 plateformes (Caractérisation, Atom-Tech et Procédés et Ingénierie)[9].

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