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#microélectronique #Europe #hardware

Imaginer après-demain

Premier organisme mondial de recherche dans le top 100 mondial des innovateurs Clarivate, le CEA contribue à faire émerger des innovations de rupture et à l’approfondissement de nos connaissances pour un avenir durable et désirable.
Réacteur photochimique pour la synthèse de molécules. © P. Dumas/CEA
Montage du plan focal de la caméra MXT pour le satellite Svom. © L. Godart/CEA
Epitaxie par jet moléculaire. © A. Aubert/CEA
Capteurs de température sur le condenseur de la boucle Everest. © A. Aubert/CEA
Cryostat pour la nano-électronique quantique. © A. Aubert/CEA
Photobioréacteur pour la culture de microalgues. © L. Godart/CEA

Préparer l’avenir en pleine connaissance

Et si les nouvelles technologies de l’énergie pouvaient se réaliser sans terre rare ? Et si la puissance des futurs ordinateurs quantiques s’exportait dans nos smartphones ? Du calcul exascale aux organoïdes sur puces en passant par la modélisation du climat dans les années 2050, nos équipes explorent l’avenir avec passion et curiosité.

Qu’elles contribuent à enrichir notre compréhension de l’Univers ou à ouvrir de nouveaux champs d’opportunités pour l’industrie, les avancées réalisées au CEA permettent à la France et à l’Europe de se positionner en leaders scientifiques et technologiques mondiaux. Car c’est toujours cette double approche, comprendre pour innover, qui nourrit nos projets et inspire nos découvertes.

© ESA
#espace #instrumentation #recherche

Analyser le champ magnétique terrestre depuis l’espace

La Terre est entourée d’un champ magnétique, véritable bouclier qui nous protège contre les assauts des tempêtes solaires. L’interaction entre ce champ et les vents solaires, qui crée les aurores boréales, a aussi des conséquences sur tous les satellites en orbite et donc nos télécommunications et la sphère numérique. Pour mieux connaître ce champ magnétique et ses différents effets, l’Agence spatiale européenne va déployer la mission NanoMagSat, avec une grappe de trois petits satellites en orbite basse, des « Cubesat » de 25 kg à peine. Le CEA est responsable des magnétomètres embarqués, qui seront accompagnés de caméras stellaires et d’un banc optique au sein de la charge utile, laquelle est entièrement gérée par le CEA. Décollage prévu en 2027 !

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© Iramis/CEA
#quantique #électronique #particules

Les qubits prennent leur envol

Une collaboration de chercheurs, incluant le CEA, a franchi une étape clé pour les futurs ordinateurs quantiques, en contrôlant pour la première fois une superposition quantique de qubits (bits quantiques) volants électroniques. Ces qubits volants, transportés par un courant électronique, présentent l’avantage de pouvoir être générés à la demande et manipulés en cours de propagation, ouvrant ainsi la voie à une connectivité accrue par rapport aux architectures de qubits fixes, ancrés dans des substrats solides. Alors que les qubits volants photoniques sont déjà bien maîtrisés, la mise en œuvre de qubits volants électroniques, plus compatibles avec l’électronique à l’état solide, constituait jusqu’à présent un défi technologique majeur à relever. C’est désormais chose faite ! Cette démonstration d’un contrôle parfait d’un qubit électronique volant est une avancée déterminante pour le développement de dispositifs quantiques à l’état solide capables d’assurer un transfert d’information quantique.

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#numérique #HPC #simulation

Démonstration réussie pour l’exascale

Le lien entre la mécanique des fluides et le calcul exascale ? Le projet CExA ! Celui-ci a pour enjeu de former les développeurs du CEA et de diffuser la connaissance autour du calcul haute performance. Dans ce cadre, une démonstration applicative a eu lieu avec Trust, plateforme de mécanique des fluides. Initialement développée pour être exécutée sur une machine CPU, cette plateforme est progressivement portée sur les nouvelles architectures GPU. Les premières simulations montrent une amélioration du temps de restitution.

> Visiter le site Internet de la plateforme
© A. Aubert/CEA
#quantique #microélectronique #recherche

Faciliter la lecture des qubits sur silicium

En collaboration avec Quobly, le CEA a développé une solution pour la lecture simultanée des bits quantiques (qubits). Par rapport aux méthodes actuellement utilisées, cette innovation réduit d’un facteur dix la consommation électrique en lecture et divise l’encombrement par deux. Ce nouveau système est basé sur la technologie FD-SOI, développée par le CEA, et s’inscrit dans la logique des qubits sur silicium, afin de faciliter le développement du quantique dans l’écosystème industriel de la microélectronique. Il ouvre la voie à la lecture de milliers de qubits de silicium avec un nombre limité de fils et sans avoir recours à des inducteurs volumineux.

> Voir la Revue du CEA n°6
© Self-assembly Lab MIT
#fabricationadditive #matériaux #innovation

L’impression 3D prend la quatrième dimension

Alors que la fabrication additive 3D se développe dans l’industrie en faisant l’objet d’une R&D active, la révolution 4D (qui ajoute la dimension temps ou fonction spécifique) arrive ! Elle vise à concevoir et réaliser des objets évoluant en fonction des conditions (température, lumière, humidité, pression, champ électrique, magnétique, pH, etc.).
Un peu comme une fleur qui s’ouvre au soleil, ils changeraient de forme, de couleur ou autre. Les domaines d’applications sont immenses, des dispositifs médicaux (stents intelligents qui régulent leur ouverture en fonction de la pression sanguine) aux matériaux pour le bâtiment permettant de réguler le taux d’humidité de l’air (propriétés hygrométriques du bois).

> Voir la Revue du CEA n°8
© S. Barbier / CEA
#mémoire #microélectronique #énergie

Des mémoires ferroélectriques
plus petites et plus efficaces

Les ingénieurs-chercheurs du CEA ont réalisé une avancée majeure dans le domaine des mémoires ferroélectriques en démontrant, pour la première fois, une technologie de mémoire à base de hafnia-zirconia (HZO) intégrée dans des puces de 22 nanomètres. Cette innovation ouvre la voie à des mémoires plus rapides, économes en énergie et adaptées aux systèmes embarqués comme les objets connectés et les smartphones. Contrairement aux technologies actuelles qui utilisent des matériaux non compatibles avec les procédés industriels, cette mémoire HZO est compatible avec la technologie CMOS et peut être miniaturisée à des échelles plus petites. Elle promet ainsi de révolutionner les applications nécessitant des solutions mémoire efficaces, tout en restant abordable et scalable pour les futurs appareils. Ce progrès marque une nouvelle étape vers des mémoires ferroélectriques plus performantes dans les technologies de pointe.

© D. Guillaudin / CEA
#ressource #recyclage #industrie

Des aimants pour les voitures et les éoliennes

Avec le soutien du plan France Relance et aux côtés d’Orano, Valeo, Paprec et Daimantel France, le CEA développe un programme innovant de conception et de recyclage d’aimants permanents. Ce type d’aimants est crucial pour les voitures électriques et l’éolien, car il permet des moteurs électriques plus compacts, légers et efficaces. Mais ces aimants utilisent plus de 30 % de terres rares et de matériaux critiques, lesquels proviennent essentiellement d’Asie. Pour regagner en souveraineté et favoriser l’économie circulaire des ressources, le projet Magnolia vise à développer la fabrication en France et à préparer une filière de collecte, de démantèlement et de valorisation des moteurs électriques qui contiennent ces aimants. Le tout à un prix compétitif et stable ! Une ligne pilote des procédés de fabrication incorporant des matières premières recyclées est en cours de déploiement sur le centre CEA de Grenoble.

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© CEA
#nucleaire #innovation #plateforme

Intégration d’une boucle thermohydraulique pour le RJH

Dans le cadre du développement des dispositifs expérimentaux pour le réacteur Jules Horowitz (RJH), en construction à Cadarache, une boucle d’essai thermohydraulique a été conçue par l’IFE (Institute for Energy Technology, en Norvège) pour caractériser le fonctionnement de composants critiques et « dérisquer » leur conception. Après une première campagne d’essais en Norvège en 2022, cette boucle a été rapatriée sur le centre CEA de Cadarache en mars 2024 et installée dans le hall Totem. L’intégration des équipements, représentant plusieurs tonnes de matériel, a mobilisé les équipes du projet RJH et du CEA. Cette boucle expérimentale permet de réaliser des essais thermo-hydrauliques dans des conditions proches des réacteurs de type REP et REB. Après une phase de remise en service prévue jusqu’en 2025, elle sera pleinement opérationnelle en 2026.

© G. Martel/CEA
#énergie #hydrogène #industrie

L’hydrogène, de la demande industrielle à la R&D fondamentale

Le CEA a dévoilé au printemps 2024 l’étude Sisyphe, consacrée à la dynamique de la demande européenne en hydrogène bas carbone et en molécules dérivées (e-fuels…) d’ici 2040. S’appuyant sur le témoignage de 70 industriels européens, l’étude a pointé un risque élevé de ne pas atteindre les objectifs en la matière, avec un recours limité à l’hydrogène bas carbone dans les secteurs de la chimie, de la pétrochimie et des transports. Elle a aussi mis en avant des leviers pour accélérer le développement de ce marché en Europe, notamment le besoin d’un réseau de stations d’avitaillement. Outre cette approche prospective pour le marché industriel, le CEA continue son implication dans le PEPR Hydrogène, qui a fêté ses trois ans. Nos équipes ont présenté des avancées sur les procédés haute température, les piles à combustible PEM pour la mobilité et des procédés basés sur la photocatalyse, laquelle cherche à produire de l’hydrogène à partir d’eau et de lumière solaire. Le CEA explore cette voie en testant les propriétés uniques de nano-diamants bien particuliers. Ces derniers rivalisent avec d’autres photocatalyseurs de référence en terme de rendement de production d’hydrogène. Une avancée prometteuse vers une énergie propre et durable !

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#défense #collaboratif #numérique

Les dernières avancées du projet PLM Armes

La Direction des applications militaires (DAM) du CEA a lancé en 2023 le « PLM Armes », projet de transformation numérique de ses programmes Armes, qui vise à déployer jusqu’à 2030 de nouvelles solutions logicielles associées à des méthodes de travail collaboratives. L’objectif ? Améliorer la continuité numérique entre les activités de conception et de fabrication des têtes nucléaires, au meilleur niveau des standards de l’industrie. Le projet est structuré en six chantiers, caractérisés par trois niveaux de montée en maturité : prospective (expression de besoins et identification de solutions), démonstrateur et exécution (développement des solutions). Les travaux en cours visent à mettre en exploitation, début 2026, une première version de plateforme unique pour l’ensemble des bureaux d’études des centres de la DAM, avec en particulier une version actualisée du logiciel de conception assistée par ordinateur. Les démonstrateurs effectués par les chantiers « Ingénierie Système » et « Industrialisation » ont permis de confirmer le choix d’outils spécifiques pour cette plateforme collaborative. Les autres chantiers progressent pour couvrir l’ensemble des activités Armes.

PLM : Product Lifecycle Management

© Cadam / CEA
#défense #dissuasion #nucléaire

Renouvellement et modernisation de l’outil industriel de recyclage du plutonium de la DAM

La Direction des applications militaires du CEA est responsable de l’approvisionnement en matières nucléaires pour les besoins de la dissuasion française. La disponibilité des matières fissiles pour les armes, depuis l’arrêt de leur production au milieu des années 1990, repose depuis sur le recyclage du stock existant. C’est dans ce cadre que la récente installation de recyclage du plutonium du centre CEA de Valduc, nécessaire à la fabrication de nouveaux sous-ensembles nucléaires, a été mise en service le 23 janvier 2024 en accueillant ses premiers effluents très actifs, issus des opérations de recyclage passées. L’automatisation des procédés de fabrication, des mouvements internes de la matière nucléaire et de l’entreposage en font une installation innovante, qui capitalise sur le retour d’expérience de près de 50 ans d’exploitation du bâtiment de recyclage actuel et préfigure les installations nucléaires de demain.

© Cern

#physique #instrument #cooperation

Une cure de jouvence pour les grandes expériences du LHC

Le grand collisionneur de hadrons (« Large Hadron Collider » ou LHC) est le plus grand accélérateur de particules au monde. Il permet de sonder les propriétés du boson de Higgs et de tester le modèle standard de la physique des particules. Les grandes expériences du LHC (Atlas, CMS, Alice) connaissent des mises à niveau de leurs détecteurs, dont le deuxième volet est en cours de mise en œuvre pour les prises de données dites « à haute luminosité » à partir de 2030. Le CEA contribue à la conception-réalisation de nouveaux systèmes de détection et de lecture des données des expériences Atlas et CMS et confirme ainsi son rôle comme partenaire de premier plan pour ces recherches de pointe.

© L. Allano / CEA
#nucléaire #coopération #compétitivité

Un nouveau contrat de filière pour le nucléaire

« La filière nucléaire consacre 970 millions d’euros par an pour la R&D et l’innovation ; c’est un enjeu de leadership industriel, de souveraineté et de compétitivité. »
Philippe Stohr, directeur des énergies au CEA

Le nouveau contrat stratégique de la filière nucléaire a été signé en juin 2025 pour la période 2025-2028. Ce contrat stratégique ambitieux vient accélérer l’innovation, renforcer la souveraineté industrielle et faire du nucléaire un moteur de la transition énergétique. Inscrit dans un contexte de relance du nucléaire, il s’articule autour de quatre axes stratégiques et 17 projets transverses, anticipant les plans d’actions à plus long terme. Pour le CEA, qui est en soutien de l’ensemble des acteurs de la filière, les objectifs seront de renforcer la dynamique de recherche et d’innovation dans la filière, favoriser l’émergence des réacteurs innovants et le développement des usages non électrogènes du nucléaire.

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© A. Ceballos / Unsplash
#climat #simulation #chaleur

Coup de chaud sur Paris

Atteindre les 50°C dans une zone très peuplée comme une capitale aurait des effets dévastateurs. Pour mieux les cerner, la Ville de Paris a sollicité des climatologues du CNRS, de l’université Versailles St‑Quentin-en-Yvelines et du CEA. Ils ont analysé les conditions météorologiques conduisant aux épisodes de canicule, au moyen d’une méthode d’exploration de données, à partir d’un grand ensemble de simulations climatiques qui ont servi de support au 6e rapport du GIEC (CMIP6). La probabilité d’un tel événement croît rapidement avec l’augmentation de la température moyenne de surface du globe. Deux phénomènes à grande échelle, El Niño et l’oscillation multidécennale de l’Atlantique Nord (AMO), participent à l’occurrence de ces événements caniculaires à travers l’élévation de la température de surface de la mer.

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#santé #innovation #biologie

Une première vascularisation d’organoïdes in vitro

Les organoïdes, des structures cellulaires 3D cultivées en laboratoire à partir de cellules souches et qui imitent à petite échelle l’organisation et certaines fonctions d’un organe ou d’un tissu, sont potentiellement très utiles pour modéliser des pathologies, évaluer l’efficacité et la toxicité de candidats médicaments, voire guider le choix thérapeutique. Mais en absence de vascularisation, leurs maturation et croissance restent limitées. Un obstacle que viennent de lever des chercheurs du CEA grâce à un dispositif microfluidique unique en son genre qui piège des organoïdes, permet leur vascularisation et les perfuse avec des dynamiques, vitesses et débits similaires au flux sanguin ! Ils observent alors une maturation aussi efficace que dans le cas d’une vascularisation réalisée in vivo par xenogreffe chez des souris. Aux côtés du CNRS et de l’Inserm, le CEA copilote d’ailleurs le programme PEPR MED-OOC qui bénéficie du soutien de France 2030 pour développer des organoïdes sur puce afin, notamment, d’accélérer la découverte de médicaments.

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