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H/F Thèse en optimisation Numérique des Meta surfaces électromagnétiques pour l'actionnement Opto-Mécanique des Microrobots

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 1 juillet 2022

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Informations générales

Référence : UMR6174-AUDBOL-003
Lieu de travail : BESANCON
Date de publication : vendredi 10 juin 2022
Nom du responsable scientifique : Muamer Kadic, Abdenbi Mohand Ousaid, Aude Bolopion
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 3 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Depuis une dizaine d'années, les systèmes microrobotiques suscitent un intérêt croissant notamment pour la manipulation in vitro de petits objets. Deux solutions sont largement exploitées : la manipulation avec contact et sans contact. La première solution utilise entre autre des pointes, des pincettes ou des doigts de serrage permettant de manipuler des objets de taille micrométrique. Cette solution offre plusieurs avantages : (i) une forces de blocage importante, (ii) une grande dextérité de mouvement et (iii) la possibilité de mesurer la force d'interaction avec l'objet. Toutefois, elle nécessite de connecter physiquement l'outil de manipulation à l'actionneur afin de générer le mouvement (ou la force) de ce dernier. Ainsi, l'outil doit opérer dans des environnements ouverts et par conséquent la solution n'est pas adaptée aux environnements fermés permettant de maintenir la stérilité des échantillons. La deuxième solution consiste à exploiter des champs de force induits à distance tel que le champ magnétique. Elle permet de s'affranchir de toute connexion physique et ainsi garantir une manipulation sans-contact mieux adaptée au environnement fermés. Néanmoins, cette solution reste limitée en terme de degrés de liberté de l'outil en raison de la nature diffuse des champs exploités. Le projet OptoBots vise à combiner ces deux solutions pour développer des microrobots autonomes avec plusieurs degrés de liberté, des capacités de mesure intégrées et pouvant être introduits dans des environnements fermés.

Dans cette thèse, le travail se focalisera sur la manipulation sans contact par pièges optiques (pinces optiques). Le projet vise à développer cette technique de manipulation en utilisant des métamatériaux optiques et élastique (matériaux structurés artificiellement avec de nouvelles propriétés électromagnétiques combinées à des propriétés de nage contrôlées [1]). La structuration de ces matériaux permet notamment de modifier l'interaction entre la lumière et la matière. Par exemple, des métasurfaces et des structures métalliques spécifiques ont été utilisées pour augmenter l'interaction lumière/matière. Au delà de l'approche des milieux continues classiques simples , peu de travaux ont exploré des matériaux avec pertes et gains [2,3]. L'ensemble des développements porteront sur des aspects théoriques en utilisant les éléments finis.

[1] Quispe, J. E., Bolopion, A., Renaud, P., & Regnier, S. (2021). Enhancing swimming and pumping performance of helical swimmers at low Reynolds numbers. IEEE Robotics and Automation Letters, 6(4), 6860-6867.
[2] Alaee, R., Gurlek, B., Christensen, J., & Kadic, M. (2018). Optical force rectifiers based on PT-symmetric metasurfaces. Physical Review B, 97(19), 195420.
[3] Alaee, R., Christensen, J., & Kadic, M. (2018). Optical Pulling and Pushing Forces in Bilayer P T-Symmetric Structures. Physical Review Applied, 9(1), 014007.

Contexte de travail

L'institut FEMTO-ST (Franche-Comté Électronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies) est une unité mixte de recherche associée au CNRS (UMR 6174) et rattachée simultanément à l'université de Franche-Comté (UFC), à l'École nationale supérieure de mécanique et des microtechniques de Besançon (ENSMM), à l'université de technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM) et à l'université Bourgogne - Franche-Comté (UBFC). FEMTO-ST dispose de grandes infrastructures de recherche telle que la salle blanche MIMENTO.

Aujourd'hui, FEMTO-ST compte plus de 700 membre repartis sur sept départements de recherche. Parmi ces départements, l'AS2M (département Automatique et Systèmes MicroMécatroniques) and le MN2S (Micro Nano Sciences and Systems) accueilleront le doctorant.

Encadrants: Muamer Kadic, Aude Bolopion, Abdenbi Mohand-Ousaid

https://scholar.google.com/citations?hl=fr&user=opodZE4AAAAJ
https://scholar.google.com/citations?user=ygBfZ5QAAAAJ
https://scholar.google.com/citations?hl=fr&user=i17crugAAAAJ

Informations complémentaires

Source de financement: 3 ans à plein temps : https://anr.fr/Projet-ANR-21-CE33-0003

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