Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise

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Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Les écoles européennes HERCULES, ESONN... : une
              spécificité grenobloise
                       José BARUCHEL, Directeur HERCULES
               Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (ESRF)

                        Hervé COURTOIS, Directeur ESONN,
                     Institut Néel, CNRS et Université Joseph Fourier

       a Bref rappel sur la Genèse des écoles Européennes de Grenoble
a La place des grands instruments ESRF-ILL à Grenoble, et le rôle/organisation de
                                  l’école HERCULES
   a Les nanosciences à Grenoble, et le rôle/organisation de l’école ESONN
  a Le futur, dans le cadre de l’évolution de la presqu’ile scientifique / GIANT

                              Ecoles Européennes de Grenoble                  1
Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Bref rappel sur la Genèse des écoles Européennes de Grenoble (1)

•L’Université de Grenoble conçoit « HERCULES »
 * 1985: décision d’installer la source européenne de
rayonnement synchrotron (ESRF) à Grenoble.

* 1988: la construction du synchrotron débute

•* 1989: Direction INPG a Claire SCHLENKER, Professeur,
concevoir, avec l’UJF (Jean René REGNARD, Professeur) ,
en collaboration avec les Instituts Européens de Grenoble
a “école européenne” pour former des jeunes scientifiques
pour une utilisation optimale de ces nouveaux instruments

•Les neutrons, produits à l’ILL, et le rayonnement synchrotron
sont des sondes complémentaires pour l’étude de la matière
condensée a l’école formera à l’utilisation pour la science des
neutrons et du rayonnement synchrotron.

 * Organisation et comité d’experts, au niveau local et
international, mise en place pour préparer la première session

  * Le premier cours « HERCULES » a lieu en 1991
                                        •Ecoles Européennes de Grenoble   •2
Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
La genèse des écoles européennes de Grenoble (2)

                              •HERCULES 1991

Le premier cours « HERCULES » a lieu en 1991

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Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Ecole HERCULES : conceptuellement nouveau

L’Université de Grenoble créait un cours hors des cadres habituels, à plusieurs niveaux
• Cours longs (plusieurs semaines, 5 aujourd’hui) pour des étudiants en thèse, PostDocs, jeunes scientifiques
• Sélectionnés pour leur excellence scientifique au niveau européen (et international)
• Avec, comme enseignants, les meilleurs spécialistes au niveau européen (et international)
• Et des travaux pratiques effectués sur les instruments de pointe utilisés pour la recherche
• Budget annuel : 280 k€

et… le succès d’HERCULES a mené à la création d’autres écoles européennes
grenobloises, basées sur le même concept :

•ERCA sur les atmosphères, 20ème anniversaire en 2012
           (Budget annuel : 200 k€)

•ESONN pour les nanosciences, 10ème anniversaire en 2013
           (Budget annuel : 200 k€)

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Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Ecoles Européennes :
                    structure d’organisation et de gestion
Les écoles européennes sont des structures « conséquentes » : budgets 200-300 k€, de 50 à 80
participants, périodes 3-5 semaines, se succédant sur l’année (ERCA janvier, HERCULES mars,
ESONN aout-septembre), 30-60 conférenciers, et jusqu’à 100 intervenants pour les TP.

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                                                                                       (comité d’organisation,
                                                                                       comité scientifique, …)
                                                                                       • Inscriptions/accueil des
                                                                                       participants
                                                                                       • Missions/accueil des
                                                                                       conférenciers
    Clotilde EFFANTIN (Floralis), Isabelle GAUVIN (Floralis), Youlia MAZET (IE UJF)    • Demandes de subvention
    + Hania ESSEBAR (assistante financière)                                            • Rapports
• Bureau HERCULES-ESONN, avec des assistantes                                          • Factures
  universitaires ou payées sur fonds propres                                           • ….
• …. auquel se joint, à partir de cette année, l’école
  ERCA !
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Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
La place des grands instruments ESRF-ILL à Grenoble

                       Schneider             CNRS     INP Grenoble
                                                                     CEA
                                   LPSC        ST Microelectronics
                      IBS

                                     ILL

                                    (EMBL)

         ESRF

                                                                      •6
Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Raison d’être
    • Les neutrons et les rayons X permettent d’étudier
          ‘where atoms are and what atoms do’
(longueur d’onde comparable aux distances interatomiques, énergie des
  neutrons thermiques comparable à celles des vibrations dans les solides)

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Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Des sondes complémentaires
                                         Interaction avec les atomes/noyaux

                                                          Absorption

                                                Interactions magnétiques

• Des applications dans de très nombreux domaines
• Recherche fondamentale et appliquée : santé, énergie, environnement, patrimoine …

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Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
Synchrotron : lumière très brillante
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                                                                                                                              é le ctrons libre s
                                                                                                                                               Lasers
                                                                                                                                              rayons X
                                                  Brillance
  Brillance, facteur de mérite                   2    2
                                (photons/s/mm /mrad /0.1%B .F.)
                                                                                                                                             à électrons
                                                                                                                                            libres
                                                                                           1023
  d’une source, proportionelle au                                                                                Limite de diffraction
                                                                                                                        Limite de

                                                            (photons/s/mm2/mrad2/0.1%BW)
                                                                                           1022
  flux divisé par la taille de source                                                                                  diffraction
                                                                                           1021                  ESRF (futur)
                                                                                                          3è me ESRF
  Propriétés remarquables de la                                                            1020
                                                                                                    ge ne ration
                                                                                                  Troisième
                                                                                                                     (2011)
                                                                                                                  ESRF (2000)

                                                                       Brillance
                                                                                           1019 génération
  lumière synchrotron
                                                                                           1018                 ESRF (1994)
  • Brillance                                                                              1017
                                                                                                              ESRF (1994)
                                                                                                                                                   Rayonne m
  • Cohérence                                                                              1016
                                                                                                                                                Rayonnement
                                                                                                                                                    synchrotr
                                                                                                         2è Deuxième
                                                                                                            me ge ne ration                     synchrotron
  • Emission pulsée                                                                        1015
                                                                                                          génération

   (durée d’un flash : 20 ps)                                                              1014
                                                                                                         1è re gé né ration
                                                                                           1013              Première
                                                                                                           génération
                                                                                           1012
                                                                                           1011
                                                                                           1010            Tubes
                                                                                                            Tube sà à
                                                                                                          rayons
                                                                                                            rayonsX X
                                                                                           109

                                                                                           108
                                                                                           107
                                                                                           106
Le rayonnement synchrotron se propageant                                                          1900
                                                                                                   19001920
                                                                                                        19201940
                                                                                                             19401960
                                                                                                                   19601980
                                                                                                                         19802000
                                                                                                                               2000                 9
         dans l‘air (ID11, ESRF)                                                                                 Années
Les écoles européennes HERCULES, ESONN : une spécificité grenobloise
ILL, ESRF : instituts internationaux,
                  leaders dans leur domaine
                          ~ 100 étudiants en thèse
Financement ILL : 3 pays européens (+ 13), ESRF : 12 pays européens (+ 7)

  •   500 employés                      •   600 employés
  •   1400 propositions / an            •   2000 propositions / an
  •   800 expériences /an               •   900 expériences / an
  •   2000 visites scientifiques / an   •   7000 visites scientifiques / an
  •   600 publications / an             •   1800 publications / an

                                                                              10
HERCULES
     • Les écoles HERCULES visent à former les utilisateurs de ces grands
instruments européens (neutrons, rayons X), pour leur permettre de profiter au
       mieux des opportunités scientifiques que ces installations procurent.
 • Le succès de ces écoles se doit à la combinaison de cours par les meilleurs
spécialistes mondiaux et de travaux pratiques sur des dispositifs expérimentaux
utilisés pour la recherche sur de grandes installations européennes : ILL, ESRF,
                            SLS, Elettra, SOLEIL, LLB

                                                  • Ada YONATH
                                                  • Weizmann Institute of Science
                                                  • Lecturer at HERCULES
                                                  • Nobel Prize 2009

                                                                                    11
HERCULES
                                              a1 partie commune (1,5 semaines)
 22 « Hercules Annual Sessions»               interactions et techniques
 HAS (1991-2012)
                                              a 2 sessions en parallèle (3 semaines)
 ~ 75 participants/session                    applications,TP
                                                          A: physique et chimie
                                                          B: biologie, biomedical

    •FINANCEMENT                                             a 14 « Hercules Specialized
                                                             Courses –HSC- » (2006-2012)
   •France      •Inscriptions                                ~ 20 participants/session

                                                                  • La marque
                                                                  «HERCULES » est
          •Europe                                                 reconnue au niveau
                                                                  international

• Hercules a formé, sur 22 ans, presque 2000 jeunes scientifiques (~3000 candidats)
• Plus de la moitié sont restés dans la recherche/développement
                                                                                         •12
                                •Ecoles Européenes de Grenoble
Participants HERCULES

                                                                              Nombreuses
         Participants
  HERCULES participants (HAS 1991-2009)

                                                                              nationalités
                                                                                                       PhD students
                                          Benelux: 4%
                                                                                                       Post-docs
                                          France: 26%
                                                                     Jeunes                            Permanent scientists
                                          Germany: 12%

                                          Italy: 11%                 scientifiques    15%
                                                                                            7%

                                          Northen Europe: 8%
                                                                                                 78%
                                          Spain: 9%

                                          UK: 7%

                                          Other countries: 8%

                          Enseignants
                                                          ESRF-ILL

                                                          France
                                                                            Cours : ~ 60 meilleurs
       20%               20%                              Germany

                                                          United Kingdom
                                                                            spécialistes des domaines
20%                              23%
                                                          Other Countries
                                                                            en question + 100
                                                                            enseignants TP/TD
             17%
                                                                                                                   13
                                 •Ecoles Européenes de Grenoble
Publications
Les cours Hercules lectures ont été publiés sous la forme de cinq livres (EDP
Sciences, Springer-Verlag, Oxford Press), qui sont une référence pour la recherche
avec des neutrons et du rayonnement synchrotron

Neutron and Synchrotron radiation for Condensed Matter Studies
I – Theory, instruments and Methods (460 p., 1993)
II- Applications to Solid State Physics and Chemistry (358 p., 1994)
III - Applications to Soft Condensed Matter and biology (344 p., 1994)
Ed. J. Baruchel, J .L. Hodeau, M.S. Lehmann, J.R. Regnard, C.
Schlenker
EDP Sciences and Springer-Verlag

Structure and dynamics of biomolecules (416 pages, 2000)
Ed. E. Fanchon, E. Geissler, J.L. Hodeau, J.R. Regnard, P.A. Timmins
Oxford University Press

Neutron and X-ray Spectroscopy (566 pages, 2006)
Ed. F. Hippert, E. Geissler, J.L. Hodeau, E. Lelièvre-Berna, J.R. Regnard
                                                                               14
Springer
Hercules Specialized Courses (HSC)
a cours d’une semaine
a Un sujet « chaud »
scientifique et/ou technique
a 20 participants/cours
a Cours + TD, et TP sur les
instruments de pointe
                                                    Participants
• HSC1    X-ray imaging (2006)
• HSC2    Nanostructures/interfaces (2006)
• HSC3    Structural genomics (2006)              • 2011, HSC13 “applications industrielles”
• HSC4    Magnetism (2007)
                                                  pour chercheurs travaillant dans (ou avec) l’industrie
• HSC5    Cultural Heritage (2007)
• HSC6    New SR techniques for biology (2007)
• HSC7    High pressure (2008)                                septembre 2012, HSC14
• HSC8    Environment (2008)
• HSC9    Soft condensed matter (2008)
                                                    “contribution des techniques neutrons et
• HSC10   Nanosciences (2009)                    synchrotron pour les thématiques de l’énergie”
• HSC11   Magnetism (2009)
• HSC12   High pressure (2010)
                                                       (inscriptions jusqu’au 30 juin !)
                                                                                                       15
European School On Nanosciences and
     Nanotechnologies : ESONN

  2012 Associate Director: Hervé Courtois, UJF
  2012 Director: Didier Delabouglise, Grenoble INP
ESONN c’est …
    Une école thématique d’été consacrée aux nanosciences et nanotechnologies,
                   associant formation pratique et cours théorique
    organisée par l’Université Joseph Fourier et Grenoble INP avec le CNRS, le CEA

• 50 - 60 étudiants en thèse et post-doc,
• environ 20 nationalités, 10 % France, 80% Europe.
• 3 semaines en août-septembre à Grenoble, depuis 2004
• Moitié cours, moitié TP,
• Session de présentation par clips puis posters,
• Séminaires éthique, innovation.
• Plus sur www.esonn.fr

                                Ecoles Européenes de Grenoble                  •17
ESONN : déjà 10 ans !
2002 : l’UJF charge Bertrand Fourcade de monter une école européenne sur les nanos
sur le modèle HERCULES, en collaboration avec Grenoble INP.
2003 : session Nanosciences aux Houches
2004 : première session ESONN
2013 : 10ème session

Comité organisation UJF – Grenoble INP – CNRS- CEA : Rachel Auzély-Velty, Thierry
Baron, Gérard Bidan, Franz Bruckert, Frédéric Chandezon, Hervé Courtois, Didier
Delabouglise, Bertrand Fourcade, Wiebke Guichard, Frank Hekking, Engin Molva,
Laurent Montes, David Peyrade, Virginie Stoppin-Mellet, Chantal Tardif.

Direction : Bertrand Fourcade, Catherine Dubourdieu, Hervé Courtois, Didier
Delabouglise
                                Ecoles Européenes de Grenoble                  18
ESONN : programme de cours
Cours de 6 h mélant micro-électronique, nano-sciences, technologies, ..
Orateurs tous extérieurs à Grenoble
Sessions A et B avec des cours communs
•   Physics of devices: E. Sangiorgi, Bologna, Italy
•   Molecular electronics: L. Hueso, San Sebastian, Spain
•   Mesoscopic transport: P. Samuelsson, Lund, Sweden
•   Single-electron effects: Per Delsing, Göteborg, Sweden
•   Spintronics: C. Marrows, Leeds, UK
•   Nano-thermics: J. Pekola, Helsinki, Finland
•   Surface and molecule physico-chemistry: R. Richter, Heidelberg, Germany
•   Advanced biophysics, micro-systems: R. Hovius, Lausanne, Switzerland
•   Mechanics of molecules and biological structures: B. Hoogenboom, London, UK
•   Immunochemistry and biosensors: D. Altschuh, Strasbourg, France
•   Microfluidics for lab-on-chips: J.B. Salmon, Bordeaux, France
•   Biological applications of microelectrodes: S. Arbault, Paris, France
•   Technologies of nanofabrication: G. Faini, Marcoussis, France
•   Near-field microscopies: H. Hug, Basel, Switzerland
                                                                                  19
•   Self-assembled systems and materials: M. Boncheva, Genève, Switzerland
TP au CIME : Centre Interuniversitaire de Micro-
                   Electronique

• Grenoble INP et UJF
• 450 m2 de salle blanche à Minatec
• Plate-forme “Nanomonde“ pour les
  microscopies en champ proche AFM, STM …
• Biotechnologies, caractérisation électrique,
  simulation, conception …

                             Ecoles Européenes de Grenoble   20
TP dans les laboratoires de recherche

• TP d’une journée par binôme
• Dans un labo, sur des manips de recherche
• Plus de 20 labos impliqués : CNRS, CEA, UJF, INPG, de
  la science fondamentale à la micro-électronique, de la
  biologie à la physique.
• TP choisis par les étudiants.

                              •Ecoles Européenes de Grenoble   21
oup name First name             Last name                Aug 30th         Aug 31st         Sept 3rd         Sept 7th        Sept 10th      Sept 11th       Sept 12th
 SFET 1 Arthur                  Losquin               Fab MOSFET MB          21        Fab MOSFET MB    Charac MOS MK           2              3              AFM
 SFET 1 Valeria                 Giliberti               Fab MOSFET           37          Fab MOSFET       Charac MOS            3              1                5
 SFET 1 Duduzile                Nkosi                   Fab MOSFET          AFM          Fab MOSFET       Charac MOS            45             1               37
 SFET 1 Dipankar                Kalita                  Fab MOSFET            4          Fab MOSFET       Charac MOS            3             AFM               5
 SFET 2 Astghik                 Adamyan                     AFM       Fab MOSFET MB           34               18        Fab MOSFET MB Charac MOS MK           38
 SFET 2 Stefano                 Voltan                        5         Fab MOSFET           AFM                7          Fab MOSFET     Charac MOS            4
 SFET 2 Boris  Planning ESONN   Kalinic                      11         Fab MOSFET            64                4          Fab MOSFET     Charac MOS           18
 SFET 2 Claudia                 Gritti                       11         Fab MOSFET            64              AFM          Fab MOSFET     Charac MOS           14
 SFET 3 Anna                    Feshchenko                    5              28              AFM        Fab MOSFET MB           4       Fab MOSFET MB    Charac MOS A
 SFET 3 Mohammed                Saghir                       25              28               50          Fab MOSFET            37        Fab MOSFET      Charac MOS
 SFET 3 Shwetha                 Bhat                          7              21               16          Fab MOSFET            4         Fab MOSFET      Charac MOS
 SFET 3 Julian                  Villarreal                   11              37               9           Fab MOSFET            3         Fab MOSFET      Charac MOS
del      Marco                  Arzeo                  MOS model AB   Charac MOS MK           4                 8              AFM             18              14
del      Joonas                 Govenius                MOS model       Charac MOS            5                 4              AFM             18               8
del      YU                     Qian                    MOS model       Charac MOS            5                 8               4              25              28
del      Per                    Jensen                  MOS model       Charac MOS            34               56               2              32              37
del      Luca                   Pietrobon              MOS model AB          16               9                63        Charac MOS MK         33               5
del      Alireza                Mottaghizadeh           MOS model             4               5                25          Charac MOS         AFM               8
del      Shaukat                Khattak                 MOS model             4               34              AFM          Charac MOS          38              22
del      Davide                 Rotta                   MOS model           AFM               16               25          Charac MOS          3                4
del      Imara                  Lima Fernandes          MOS model            10        Charac MOS AB            7              AFM             25              28
del      Yong Chang             Lau                     MOS model            21          Charac MOS            33               2              25              26
MS 1     Anna                   Mukhtarova                   34        Fab MEMS LM            9          Fab MEMS LM     Charac MEMS LM        33              22
MS 1     Robert                 Buda                          4          Fab MEMS            AFM           Fab MEMS       Charac MEMS          18               2
MS 1     Stefania               Carapezzi                     5          Fab MEMS             34           Fab MEMS       Charac MEMS          3               28
MS 1     Sabelo                 Mhlanga                      34          Fab MEMS             9            Fab MEMS       Charac MEMS          32               2
MS 2     Emmanouil              Masourakis                   25              28         Fab MEMS LM           AFM         Fab MEMS LM   Charac MEMS LM         37
MS 2     Inés                   Serrano Esparza              34              37           Fab MEMS              4           Fab MEMS     Charac MEMS            8
MS 2     Philippa               Shepley                     AFM               7           Fab MEMS             18           Fab MEMS     Charac MEMS           22
MS 2     Priyasmita             Sinha                         7              21           Fab MEMS             18           Fab MEMS     Charac MEMS           22
 chips 1 Alessandra             Zucca                    DNA prep      Grafting-Fluo          10               56               45            AFM              11
 chips 1 Aldona                 Mzyk                     DNA prep      Grafting-Fluo          50              AFM               43             43              57
 chips 1 Vitaly                 Polovinkin               DNA prep      Grafting-Fluo          64               11               41             41              14
 chips 1 Anna                   Celebanska               DNA prep      Grafting-Fluo          66               63               50            AFM              38
 chips 2 Eugenio                Redolfi Riva                AFM          DNA prep       Grafting-Fluo          33               50             63              61
 chips 2 Masoumeh               Sisakhti                    AFM          DNA prep       Grafting-Fluo           8               43             43              45
 chips 2 Mohd Hafiz             Ismail                        4          DNA prep       Grafting-Fluo          63               50             59             AFM
 chips 2 Emil                   Søgaard                      34          DNA prep       Grafting-Fluo          11               2              44              26
 chips 3 Shivendra              Upadhyay                      4               7           DNA prep       Grafting-Fluo          37             63              11
 chips 3 Pétur Gordon           Hermannsson                  32             AFM           DNA prep       Grafting-Fluo          43             43              26
 chips 3 Wojciech               Adamiak                     AFM              63           DNA prep       Grafting-Fluo          50             38              45
 chips 3 Sofie Folke            Bruun                        47              47           DNA prep       Grafting-Fluo          41             41              49
 chips 4 Duber Marcel           Murillo Munar                48              55               50           DNA prep       Grafting-Fluo        44              57
 chips 4 Christina              Mark                         48              55              AFM           DNA prep       Grafting-Fluo        59              57
 chips 4 Karen Skotte           Sørensen                     47              47              AFM           DNA prep       Grafting-Fluo        59              61
chips 4 Timothé                 Faivre                       48              16               10           DNA prep       Grafting-Fluo       AFM              28
 chips 5 Irene                  Bernardeschi                 47              47               4                56           DNA prep     Grafting-Fluo         57
 chips 5 Iury Steiner           de Oliveira Bezerra          25              28               66               56           DNA prep     Grafting-Fluo        AFM
 chips 5 Claudia                Caviglia                     47              47               50              AFM           DNA prep     Grafting-Fluo         61
Avec le support organisationnel, financier, scientifique de :

• Université Joseph Fourier (UJF)
• Grenoble - INP

•   Commissariat à l’Energie Atomique Grenoble (CEA Grenoble)
•   Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
•   Fondation Nanosciences Grenoble
•   Programme Campus Européens d’Eté (Ministère)

• Collectivités locales : Ville de Grenoble, Region Rhône-Alpes, …
• GIANT

• European Commission : Marie Curie, or Research Infrastructures
  Programme (ELISA/NMI3)
• Instituts Européens de Grenoble : ILL, ESRF, EMBL

• Grandes Installations européennes (Synchrotron SOLEIL,
  Laboratoire Léon Brillouin, Synchrotron ELETTRA Trieste, Swiss
  Light Source)
                                                                     23
Futur

Les écoles européennes de Grenoble :
• sont depuis longtemps dans l’esprit Université de Grenoble et GIANT,
• participent au rayonnement scientifique grenoblois,
• sont un relais pour des actions internationales de nos institutions,
• évoluent constamment avec l’évolution de la science et des technologies.

Inscrites dans la durée, elles doivent avoir les moyens de poursuivre leur
action : personnel, financier, locaux, statut, …

                                                                             24
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