Résumé
La Section 08 du CNRS rassemble 368 chercheurs, soit la 5e section la plus nombreuse. Ses thématiques couvrent l’ingénierie dans des domaines à fort impact sociétal comme l’énergie électrique, les communications et la santé. La période récente a été marquée par une plus forte prise en compte des enjeux environnementaux, l’essor des technologies quantiques, en particulier pour le calcul à basse consommation d’énergie et le recours aux outils de l’intelligence artificielle.Les réseaux électriques évoluent vers des modèles décentralisés et intelligents (smartgrids), intégrant des sources d’énergie renouvelable distribuées, ainsi que vers le développement de réseaux à haute tension continue. Cette transformation s’appuie sur la digitalisation, l’intelligence artificielle (IA) et l’utilisation de technologies innovantes comme en électronique de puissance, notamment avec les semi-conducteurs à grand gap et l’intégration verticale GaN. Les actionneurs électromécaniques visent à être plus performants, durables et intelligents, en s’appuyant sur des méthodes de conception par l’IA. Le stockage d’énergie joue un rôle clé, tant pour les réseaux que pour la mobilité, via les batteries et la voie hydrogène, les travaux consistent à optimiser les performances et la résilience de ces dispositifs tout en tenant compte de l’impact environnemental des solutions choisies.Les grandes tendances du domaine des ondes électromagnétiques et acoustiques se situent à plusieurs niveaux. La modélisation électromagnétique s’enrichit de l’hybridation des techniques usuelles et l’intégration d’intelligence artificielle pour les aspects multi-échelles, multiphysiques et milieux hétérogènes. Les développements technologiques et architecturaux dans la gamme des micro-ondes et millimétrique sont dominés par la montée en fréquence des systèmes de communication (5G et 6G) avec des largeurs de bandes passantes plus importantes et des niveaux de puissance plus élevés, tandis que le gap entre les THz et l’optique diminue. Reconfigurabilité, efficacité énergétique et intégration progressive des technologies par impression 3D et de matériaux biosourcés sont aussi en forte évolution tout en assurant une immunité électromagnétique des systèmes. Les effets sanitaires des nouveaux standards de communication sont également considérés avec des systèmes d’exposition appropriés et la prise en compte de l’exposome. Enfin les systèmes électromagnétiques et acoustiques d’analyse non destructives ou non invasives ciblent des résolutions d’imagerie toujours plus poussées.Les recherches dans le domaine de la photonique sont très actives et portent sur la conception de dispositifs pour l’émission de lumière (lasers, sources de photons uniques), le contrôle de la propagation (fibre optique) et de toutes les propriétés de la lumière, par exemple par la nanostructuration de matériaux (métasurfaces), par le contrôle du front d’onde dans des matériaux désordonnés, ou encore par l’utilisation d’effets non-linéaires. Nous décrivons en particulier trois domaines d’applications porteurs : l’imagerie pour le vivant, les horloges atomiques et les communications quantiques.En optoélectronique, les recherches visent à élargir les gammes spectrales des lasers et détecteurs (de l’UV au THz), avec une forte dynamique sur les VECSEL, les modulateurs ultrarapides pour les télécommunications et l’intégration des matériaux fonctionnels avec la photonique silicium. Le photovoltaïque poursuit des innovations sur les cellules tandem (pérovskites/silicium) pour augmenter l’efficacité tout en limitant l’impact environnemental. L’utilisation des matériaux 2D progresse dans l’optoélectronique avec des défis qui concernent principalement la stabilité des dispositifs, la croissance, et l’intégration à grande échelle.L’électronique évolue avec des approches de conception et des technologies plus sobres et plus durables. Les architectures neuromorphiques ou le calcul embarqué au plus proche du capteur limitent l’empreinte énergétique du traitement des données. L’évolution des technologies de packaging 3D pour les systèmes hétérogènes ou l’intégration des structures d’autotest améliorent la fiabilité des composants. Les solutions d’intégration 3D, au niveau des transistors ou des puces, sont toujours intensivement explorées. La co-intégration des composants, qu’elle soit optoélectronique pour les mélangeurs, ou bien CMOS/III-V pour les amplificateurs, est privilégiée pour le domaine des télécommunications THz/sub-THz.Dans le domaine des micro et nanosystèmes, ou microcapteurs MEMS, les travaux s’orientent vers les applications en environnement sévère et vers les micro sources d’énergie où le grappillage d’énergie servira à alimenter l’IoT. De plus, bon nombre de microsystèmes concernent l’environnement et les sciences de la vie par le développement de systèmes microphysiologiques comme les organes sur puces et les laboratoires sur puce.La nanofabrication à grande échelle a vu le développement de nouveaux procédés de nanostructuration comme la lithographie par nano impression, avec des résolutions comparables à celle de la lithographie électronique. Les enjeux principaux restent focalisés sur la minimisation de l’endommagement des surfaces et le contrôle dimensionnel à l’échelle nanométrique, notamment par des procédés avancés de gravure pas couche atomique, sur la gravure de métaux non conventionnels et la nécessité de diminuer l’empreinte carbone des procédés. Les technologies de transfert de couche et de collage se sont développées pour permettre l’intégration hétérogène de matériaux.Les travaux en bio-impression 4D permettent des avancées concernant les modèles in vitro (Organ on Chip), les médicaments de thérapie innovante, et les traitements personnalisés. Les propriétés d’auto-assemblage des brins d’ADN complémentaires (origamis d’ADN) sont utilisées pour construire des nano-objets ; l’introduction de nanoparticules permet d’obtenir des fonctionnalités optiques.L’intégration compacte de fonctions variées dans les composants suscite des recherches actives, visant à combiner entre eux des matériaux hétérogènes (III-V, oxydes, matériaux 2D, matériaux à changement de phase, pérovskites hybrides, matériaux organiques) à l’échelle nanométrique, sur plateforme silicium notamment. Ces recherches visent en particulier des applications en micro-optoélectronique, pour la récupération d’énergie ou le quantique. Les techniques de synthèse des matériaux s’adaptent à ces objectifs de co-intégration compacte, notamment par le développement de clusters permettant de combiner plusieurs techniques de dépôt dans le même process, ou de stratégies innovantes de contrôle en temps réel des procédés de croissance. Enfin, l’impact environnemental des matériaux et procédés est pris en compte de plus en plus systématiquement dans les stratégies de recherche (substitution des matériaux critiques, développement de procédés frugaux, etc.).De manière transversale, les travaux menés dans la section nécessitent le développement d’outils de simulation multi-échelle et multiphysique. Les outils de l’intelligence artificielle sont amenés à jouer un rôle clé afin d’accélérer la modélisation prédictive et l’optimisation des procédés et des dispositifs.La Section 08 est sensible à la promotion de la science ouverte et encourage la diffusion de bases de données, de logiciels en open source, qui est considérée comme un moyen de valorisation de l’activité de recherche.