Labos de recherche, tremplin pour start-up : 4 pépites techno au cœur de la matière

Concept Scientifique Instruments mesure la résistance électrique grâce à la microscopie AFM

Innover dans la microscopie à force atomique (AFM). Le credo de Concept Scientifique Instruments (CSI) représente un sacré défi. Cette technologie, qui mesure la topographie d’une surface en enregistrant les oscillations d’une pointe-sonde nanométrique, est en effet largement dominée par des sociétés étrangères. La maison mère de CSI, ScienTec, a d’ailleurs été créée en 1999 pour distribuer en France les microscopes AFM d’une marque américaine. Une activité qui a permis à Didier Pellerin et Louis Pacheco, ingénieurs issus de l’électronique et cofondateurs de CSI, d’identifier les besoins des laboratoires. « Les chercheurs nous demandaient souvent des modifications sur leurs machines, notamment pour ajouter des fonctionnalités, se souvient Louis Pacheco. Nous nous sommes forgé une réputation de bidouilleurs qui a séduit les laboratoires. »

CSI a émergé en 2006 pour structurer cette activité de R&D, mais aussi pour développer une technologie développée au sein du Laboratoire de génie électrique de Paris : le résiscope. Cet équipement transforme un microscope AFM en un instrument de mesure de la résistance électrique à l’échelle nanométrique, grâce à l’utilisation d’une pointe-sonde conductrice en diamant dopé au bore. Mais l’innovation ne s’arrête pas là. « La résistance mesurée sur l’échantillon est susceptible de varier très fortement. La plage de mesures va de 102 à 1012 ohms », explique Louis Pacheco. Le résiscope a donc été rendu capable d’ajuster automatiquement et très rapidement le gain de l’appareil pour garantir la précision de la mesure.

Cette technologie équipe désormais de nombreux laboratoires du CNRS travaillant sur les semi-conducteurs. Grâce à ces travaux avec les labos et sa participation à des projets de l’Agence nationale de la recherche (Elena, Tiptop, Melamin…), la TPE de cinq personnes a pu poursuivre sa R&D et commercialiser en 2012 le premier microscope AFM entièrement conçu par ses soins. CSI est la seule société française à fabriquer ce type d’équipements. 

Abbelight repousse les limites de la microscopie à fluorescence

La microscopie à fluorescence, qui consiste à observer le spectre lumineux produit par des molécules marquées chimiquement et excitées au moyen d’un laser, s’est pendant longtemps heurtée à une limite en termes de résolution. En cause, la diffraction de la lumière, pointée par le physicien Ernst Abbe : une molécule ne peut être visualisée que comme une tache, rendant impossible la distinction de deux molécules distantes de moins de 200 nanomètres.

Ce verrou a été levé au début des années 2000 par les chercheurs Eric Betzig et William Moerner, lauréats du prix Nobel de chimie en 2014 pour avoir mis au point un procédé de détection à l’échelle de la molécule. Celui-ci est au cœur du nanoscope, un accessoire pouvant s’adapter sur n’importe quel microscope, qu’Abbelight commercialise depuis 2017. « Notre technologie est un mix entre l’optique, la chimie et le logiciel, explique Jean-Baptiste Marie, le fondateur de la société. Au lieu de faire réagir toutes les molécules en même temps, nous activons la fluorescence des molécules une par une. » Le logiciel va ensuite chercher le centre de la tache observée pour déterminer la position de la molécule et reconstruire une image 3D de l’échantillon observé. Cette méthode, qui permet de mettre en évidence des dynamiques à l’échelle nanométrique, équipe de nombreux centres de recherche en France, aux États-Unis et en Chine. 

RX Solutions met la tomographie à l’échelle du nanomètre

Aujourd’hui considérée comme une technique de contrôle non destructif prometteuse, la tomographie était encore peu répandue en 2006, lorsque RX Solutions a mis sur le marché sa première machine micro-foyer. Au cours des années 2000, alors qu’elle était principalement dédiée au secteur médical, elle commençait à peine à trouver ses marques dans d’autres applications. « Ce sont les laboratoires de recherche qui ont eu l’idée d’utiliser cette technologie en science des matériaux. Ils étaient en avance de phase par rapport à l’industrie », explique Enzo de Luigi, le directeur général de RX Solutions. Très vite, la société a répondu à des appels d’offres lancés par des laboratoires spécialisés dans les sciences de la vie, des matériaux ou la mécanique des solides – comme le laboratoire 3SR de Grenoble – pour proposer son microtomographe (résolution de 4 microns), puis à partir de 2012 son nanotomographe (résolution de 350 nanomètres).

Les laboratoires ont joué un rôle crucial dans le développement de RX Solutions, en mettant au défi sa capacité de R&D. « La recherche scientifique est un marché particulier. Il est très exigeant au niveau de la performance des équipements, mais il n’y a pas de prérequis particuliers en termes de taille ou de forme. Les chercheurs veulent également les systèmes les plus ouverts possibles », remarque Enzo di Luigi.

Certaines exigences ont permis à la société de repousser ses limites. « Nous avons travaillé avec un laboratoire de Méteo France qui voulait tomographier des échantillons de glace ou de neige, se souvient Enzo di Luigi. Nous avons dû repenser notre technologie pour la faire fonctionner dans une enceinte réfrigérée à - 20 °C ! C’était un vrai défi de conserver les propriétés diélectriques de certains composants dans ces conditions. » Aujourd’hui, le chiffre d’affaires de la société est réparti à parts égales entre la recherche et les applications industrielles, mais RX Solutions souhaite conserver des liens étroits avec les laboratoires.