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La conception unique du bâtiment ‘Nanosciences’ de l’Institut Néel

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Le bâtiment Nanosciences de l’Institut Néel – un laboratoire de physique de la matière condensée – inauguré le 12 avril 2013, a été spécialement conçu pour limiter au maximum l’influence des vibrations mécaniques et des perturbations électriques, acoustiques, thermiques, hygrométriques et magnétiques sur les expérimentations qui y seront réalisées.

Financé dans le cadre du Contrat de Projets Etat-Région (2007-2013), ce nouveau bâtiment aux caractéristiques "exceptionnelles et uniques" en Europe, permettra aux équipes de recherche du laboratoire de rester "au plus haut niveau mondial" dans des domaines aussi variés que l’information quantique, la cristallogenèse, la microscopie, l’optique et la nano-fabrication.

Les nanosciences font partie des recherches phares de l’Institut Néel, qui développe et utilise des équipements scientifiques spécifiques permettant de fabriquer, d’observer et d’étudier des échantillons de plus en plus petits, tendant vers l’échelle atomique.

Cependant à ce jour, les performances des équipements scientifiques sont limitées par les caractéristiques intrinsèques des locaux qui les abritent en termes de vibrations, d’acoustique, de contrôle de l’atmosphère (stabilité de température, hygrométrie) ou de perturbations électromagnétiques. Le bâtiment Nanosciences a donc été conçu afin de répondre aux exigences de ces technologies, pour lesquelles l’environnement de l’échantillon est particulièrement sensible, mais aussi pour que les différentes expériences ne se perturbent pas mutuellement.

Pour limiter les vibrations, la moitié du sous-sol est occupée par des massifs en béton (soit le tiers des 9000 tonnes de béton totales). Sur ces massifs sont disposés 33 plots, où sont installées les expériences au niveau du rez-de-chaussée. À l’étage, 27 dalles de 4 m2 (2,5 tonnes) montées sur ressort permettent d’isoler d’autres expériences. De plus, les servitudes pouvant générer des vibrations (escalier, locaux techniques, toilettes) sont découplées par des joints de la structure principale, et il n’y a pas d’ascenseur dans ce bâtiment. Enfin, toutes les tuyauteries ont été montées sur plus de 3000 ressorts. Ainsi, le niveau de vibration atteint est 100 fois plus faible que dans les anciens locaux.

L’isolation phonique a été renforcée par des parois de 30 cm en béton sur l’extérieur et des cloisons de 18 cm à l’intérieur. Les portes pèsent 100 kg chacune, et des « pièges à son » sont disposés sur les gaines de soufflage.

Les équipements consommant beaucoup d’énergie, notamment les fours de croissance cristalline, ont été éloignés au maximum des microscopes électroniques (à balayage, à transmission, à force atomique ou à effet tunnel). Afin d’éviter le Wifi, perturbateur en terme de rayonnement électromagnétique, 400 prises réseaux ont été installées (une prise tous les 5 m²). Les armatures des cloisons des salles de microscopie ont été reliées à la terre. Chaque salle d’expérience dispose d’une terre indépendante de la terre électrique. Des compensations électromagnétiques ont été installées autour des microscopes électroniques.

La température et l’hygrométrie de l’air sont contrôlées et la qualité énergétique du bâtiment permet une évolution très lente de la température en fonction des conditions climatiques externes. L’air est traité suivant les pièces par 3 centrales d’air : deux de 20 000 m3/h et une de 7 000 m3/h. Dans certaines salles l’air est traité toutes les 3 minutes avec un taux de renouvellement de 30%. L’hygrométrie, la pression et la température des salles sont contrôlées par 800 points de mesures. Le chauffage et la climatisation sont assurés par une pompe à chaleur de 500 kW. Pour cela il a fallu mettre en œuvre 6 km de tubes en acier et 16 tonnes de gaines.

En toiture, 20 extracteurs permettent grâce à 1 km de tube PVC, de faire fonctionner les hottes. L’azote sec et l’air comprimé sont distribués par un réseau de 2 km de tubes en inox. Enfin, l’hélium gazeux des expériences est récupéré pour re-liquéfaction par un réseau de 850 mètres de tubes en acier inoxydable.

La surface hors d’œuvre nette construite est de 3 732 m² dont 2 600 m² pour le bâtiment expérimental répartis sur deux niveaux et un sous-sol. Au-delà du nouveau bâtiment, une surélévation de deux coursives permet de créer des bureaux pour accueillir les chercheurs et les étudiants.

Enfin, un espace de convivialité a été créé près de la salle de séminaires, dans le but de favoriser l’organisation de colloques et l’accueil de visiteurs dans les meilleures conditions. Les espaces libérés par les expériences qui ont déménagées dans le nouveau bâtiment sont complétement réhabilités.

En termes financiers, le coût total du projet s’est élèvé à 17 millions d’euros dont 3,31 ME d’équipements scientifiques. Les partenaires financeurs sont : l’Etat (7,9 ME), CNRS (6,15 ME), la région Rhône-Alpes (2 ME), la ville de Grenoble (0,5 ME) et la communauté d’agglomération Grenoble – Alpes Métropole (0,5 ME).


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