Description du projet
Un dispositif NEMS ultrasensible pourrait détecter les champs biomagnétiques très faibles du cerveau
Les nanosystèmes électromécaniques (NEMS) sont des dispositifs au niveau des puces intégrant des éléments mécaniques, des capteurs, des actionneurs et des pièces électroniques capables de détecter ou de contrôler l’environnement physique grâce à la technologie de la nanofabrication. Le projet OXiNEMS, financé par l’UE, vise à développer des dispositifs NEMS fabriqués intégralement à partir d’oxydes de métaux de transition, qui présentent un large éventail de propriétés physiques intéressantes, telles que la magnétoélectricité, les effets électro-optiques, le multiferroïsme, le ferromagnétisme et la supraconductivité. Les chercheurs entendent créer un dispositif NEMS de preuve de concept sur la base de ces matériaux afin de mesurer les champs magnétiques très faibles générés par l’activité cérébrale. Plus important encore, ces détecteurs ultrasensibles seront extrêmement résistants aux champs magnétiques appliqués, ce qui permettra de surmonter les limites opérationnelles des dispositifs supraconducteurs à interférence quantique utilisés actuellement à travers le monde pour sonder les fonctions du cerveau humain.
Objectif
In this project, we develop a new class of nanoelectromechanical systems (NEMS) based on integrated multifunctional oxides. With these devices, we will construct ultrasensitive and robust detectors for biomagnetism and apply them as transducers for applications in the field of human brain imaging. OXiNEMS will exploit advanced multifunctional materials, namely transition metal oxides (TMOs) to create new types of NEMS and MEMS devices based on crystalline heterostructures and revolutionize the field of M/NEMS across many areas of technology. As proof-of-concept of this innovative vision, OXiNEMS targets breakthrough research for developing nanomechanical sensors for measuring weak magnetic fields, in particular those found in Magnetoencephalography (MEG) and Ultralow-Field/Very-Low-Field (ULF/VLF) Magnetic Resonance Imaging (MRI). Presently available instruments are based on Low Temperature SQUID detectors which are extremely sensitive, but are mildly robust to static and pulsed magnetic fields, such as the ones used in ULF/VLF MRI and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS), still not integrated with MEG. SQUIDs require expensive operation and maintenance costs, as they work in a liquid helium (4K) bath. OXiNEMS will develop robust magnetic field sensors based on nanomechanical resonators with all-optical readout, working in a simplified cryogenics setup at the liquid nitrogen temperature (77K). This allows for a much smaller working distance which enables biomagnetic detection with unprecedented spatial resolution. The success of OXiNEMS will thus both revolutionize the NEMS and MEMS field by introducing a new class of multifunctional sensors/actuators, and also it will open new directions in the field of human brain imaging by facing one of the most critical current challenges of neuroscience and the clinical community: to image brain activity and connectivity with high spatial and temporal resolution combining MEG with MRI and TMS on the same system.
Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-FETOPEN-2018-2020
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H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Régime de financement
RIA - Research and Innovation actionCoordinateur
00185 Roma
Italie