Bâtiment nanosciences

 
Le bâtiment Nanosciences de l’Institut Néel a été inauguré le 12 avril 2013 en présence de Geneviève Fioraso, ministre de la Recherche et de l’Enseignement supérieur et de Joël Bertrand, directeur général délégué à la science du CNRS.. Son originalité ? Il a été spécialement conçu pour limiter au maximum l’influence des vibrations mécaniques et des perturbations électriques, acoustiques, thermiques, hygrométriques et magnétiques sur les expérimentations qui y seront réalisées. Financé dans le cadre du Contrat de Projets Etat-Région (CPER 2007-2013), ce nouveau bâtiment aux caractéristiques exceptionnelles et uniques en Europe, permettra aux équipes de recherche du laboratoire de rester au plus haut niveau mondial dans des domaines aussi variés que l’information quantique, la cristallogenèse, la microscopie, l’optique et la nanofabrication.

© Studio Jamaisvu

Les nanosciences font partie des recherches phares de l’Institut Néel, qui développe et utilise des équipements scientifiques spécifiques permettant de fabriquer, d’observer et d’étudier des échantillons de plus en plus petits, tendant vers l’échelle atomique.
 
Cependant à ce jour, les performances des équipements scientifiques sont limitées par les caractéristiques intrinsèques des locaux qui les abritent en termes de vibrations, d’acoustique, de contrôle de l’atmosphère (stabilité de température, hygrométrie) ou de perturbations électromagnétiques. Le bâtiment Nanosciences a donc été conçu afin de répondre aux exigences de ces technologies, pour lesquelles l’environnement de l’échantillon est particulièrement sensible, mais aussi pour que les différentes expériences ne se perturbent pas mutuellement.
 
Pour limiter les vibrations, la moitié du sous-sol est occupée par des massifs en béton (soit le tiers des 9000 tonnes de béton totales). Sur ces massifs sont disposés 33 plots, où sont installées les expériences au niveau du rez-de-chaussée. À l’étage, 27 dalles de 4 m² (2,5 tonnes) montées sur ressort permettent d’isoler d’autres expériences. De plus, les servitudes pouvant générer des vibrations (escalier, locaux techniques, toilettes) sont découplées par des joints de la structure principale, et il n’y a pas d’ascenseur dans ce bâtiment. Enfin, toutes les tuyauteries ont été montées sur plus de 3000 ressorts. Ainsi, le niveau de vibration atteint est 100 fois plus faible que dans les anciens locaux.

© C. Frésillon/CNRS Photothèque

Système de plots en béton (sous-sol) sur lesquels sont disposées les expériences au rez-de-chaussée (photo de droite).

 
L’isolation phonique a été renforcée par des parois de 30 cm en béton sur l’extérieur et des cloisons de 18 cm à l’intérieur. Les portes pèsent 100 kg chacune, et des « pièges à son » sont disposés sur les gaines de soufflage.
 

Les équipements consommant beaucoup d’énergie, notamment les fours de croissance cristalline, ont été éloignés au maximum des microscopes électroniques (à balayage, à transmission, à force atomique ou à effet tunnel). Afin d’éviter le Wifi, perturbateur en terme de rayonnement électromagnétique, 400 prises réseaux ont été installées (une prise tous les 5 m²). Les armatures des cloisons des salles de microscopie ont été reliées à la terre. Chaque salle d’expérience dispose d’une terre indépendante de la terre électrique. Des compensations électromagnétiques ont été installées autour des microscopes électroniques.
 
La température et l’hygrométrie de l’air sont contrôlées et la qualité énergétique du bâtiment permet une évolution très lente de la température en fonction des conditions climatiques externes. L’air est traité suivant les pièces par 3 centrales d’air : deux de 20 000 m3/h et une de 7 000 m3/h. Dans certaines salles l’air est traité toutes les 3 minutes avec un taux de renouvellement de 30%. L’hygrométrie, la pression et la température des salles sont contrôlées par 800 points de mesures. Le chauffage et la climatisation sont assurés par une pompe à chaleur de 500 kW. Pour cela il a fallu mettre en œuvre 6 km de tubes en acier et 16 tonnes de gaines.
En toiture, 20 extracteurs permettent grâce à 1 km de tube PVC, de faire fonctionner les hottes. L’azote sec et l’air comprimé sont distribués par un réseau de 2 km de tubes en inox. Enfin, l’hélium gazeux des expériences est récupéré pour reliquéfaction par un réseau de 850 mètres de tubes en acier inoxydable.
 
 

 

La surface hors d’œuvre nette construite est de 3 732 m² dont 2 600 m² pour le bâtiment expérimental répartis sur deux niveaux et un sous-sol.
 
Au-delà du nouveau bâtiment, une surélévation de deux coursives permet de créer des bureaux pour accueillir les chercheurs et les étudiants. Enfin, un espace de convivialité a été créé près de la salle de séminaires, dans le but de favoriser l’organisation de colloques et l’accueil de visiteurs dans les meilleures conditions. Les espaces libérés par les expériences qui ont déménagées dans le nouveau bâtiment sont complétement réhabilités.
 
Coût total (CPER 2007-2013)  : 17,05 M€ dont 3,31 M€ d’équipements scientifiques.
Partenaires : Etat : 7,9 M€ ; CNRS : 6,15 M€ ; région Rhône-Alpes : 2 M€ ; ville de Grenoble : 0,5 M€ ; communauté d’agglomération Grenoble - Alpes Métropole : 0,5 M€
 
L’architecte Philippe Jammet a conçu et dessiné le projet. Son cabinet d’architecture a également assuré la maîtrise d’œuvre, en association avec : l’entreprise Technip TPS pour les parties techniques et constructives ; et différents bureaux d’études comme ER2i pour la structure, AVLS pour les vibrations, ACOUPLUS pour l’acoustique ou encore Ginger CEBTP pour l’étude des sols. Enfin, ce nouveau bâtiment a été réalisé d’après un programme établi par l’entreprise ARP.

 
Capsule temporelle du bâtiment Nanosciences
 
Dans le cadre de la pose de la première pierre du bâtiment Nanosciences, le 3 octobre 2012, une capsule temporelle a été enfouie dans l’un de ses massifs en béton. Une plaque y est fixée pour indiquer sa présence aux futures générations.
 
Une capsule temporelle est une œuvre de sauvegarde collective de biens et d’informations, comme témoignage destiné aux générations futures. Elle peut être : involontaire (comme à Pompéi) ; programmée pour être récupérée à une certaine date (souvent 10, 100, ou 1 000 ans après) ; ou bien non programmée c’est-à-dire sans aucune instruction particulière sur sa récupération, comme celle du bâtiment Nanosciences.
 
Selon certains historiens, la plupart des capsules temporelles ne fournissent pas d’informations historiques utiles. Elles ne contiennent généralement que des artefacts de valeur limitée pour les futurs historiens. Ils suggèrent que des objets décrivant les vies quotidiennes des populations – telles que des notes personnelles, des images et d’autres documents – augmenteraient considérablement la valeur des capsules temporelles. C’est ce qui a motivé le choix des deux œuvres présentent dans la capsule temporelle de l’Institut Néel : « Mémoires humaines » et « Mémoire de diamant ».
 
« Mémoires humaines » est un livret contenant 13 portraits de personnes travaillant sur ce site. Les hommes et les femmes qui y figurent ont tous répondu aux mêmes questions, les amenant à témoigner sur leurs activités dans les unités du CNRS, leurs visions sur Grenoble, la France et enfin sur l’actualité internationale.
 

« Mémoire de diamant » est un substrat monocristallin de silicium (50 mm de diamètre et 0,25 mm d’épaisseur) sur lequel est déposée une fine couche de diamant. Sur ce disque, des informations (images, textes, motifs et symboles) lisibles à plusieurs échelles ont été gravées grâce à plusieurs techniques : lithographie optique pour l’échelle centimétrique, lithographie laser pour l’échelle micrométrique et lithographie électronique et ionique pour l’échelle nanométrique. Cet objet retrace la richesse des recherches menées à l’Institut Néel et devra permettre aux générations futures de qualifier la technologie actuelle.

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