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Amélioration d’une station de réalité virtuelle multi-sensorielle dédiée à l’exploration interactive du Nanomonde

Postée le 14 mar.

Lieu : CIME de Grenoble, 3 parvis Louis Néel · Contrat : Stage · Rémunération : Indemnisé €

Société : Plateforme Nanomone du CIME, Grenoble INP

Actuellement la plateforme Nanomonde du CIME Nanotech [1] héberge trois stations de réalités virtuelles connectées à trois systèmes haptiques différents. Dans ces trois cas, les scènes virtuelles sont issues de simulations basées sur des modèles mathématiques décrivant les interactions à l’échelle nanoscopique et atomique, aucune donnée issue de mesures expérimentale y est incluse. A cause de cette absence, il reste compliqué pour les étudiants et les lycéens, de se construire une représentation complète du nanomonde. C’est pour répondre à ce besoin que nous proposons d’implémenter de nouvelles scènes virtuelles basées sur des cartographies de morphologie et de raideur d’échantillons de matière molle (polymère, cellule biologique fixées) obtenues avec le mode « Peakforce » du microscope à force atomique (AFM). L’AFM est un outil de choix pour caractériser les échantillons de l’échelle micronique à atomique autant sur le plan structural que rhéologique.
Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet « Apprentissage Enactif » sélectionné lors de l’appel d’offre 2018 de l’IDEX formation de la communauté universitaire grenobloise dans lequel il est prévu entre autre, de diversifier les scènes virtuelles couplées à des systèmes haptiques, dédiées à l’enseignement et la formation pratique en Nanosciences & Nanotechnologies. Cette diversification doit permettre de poursuivre la démarche pédagogique du ‘learning by doing’ qui est actuellement privilégiée pour favoriser les apprentissages durables.

Récemment la collaboration entre le CIME Nanotech et l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Saint-Etienne (ENISE), a permis une première implémentation de deux scènes virtuelles basées sur des images en topographies et rhéologies obtenues par AFM en mode Peakforce et couplées à un système haptique basique. Ce couplage permet d’explorer en 3D (figure 1), la variation de l’élasticité d’une cellule fixée en fonction de la zone sondée (noyau, fibre de stress, adhésions focales) soulignant ainsi la relation entre composants de la cellule et propriétés rhéologiques locales [2]. Cette première implémentation a été faite en utilisant le logiciel « Unity » auquel a été connecté un système haptique ‘Novint’. Elle démontre la faisabilité de cette approche mais reste fortement perfectible afin d’en améliorer le rendu ainsi que la pertinence scientifique et donc à terme pédagogique.

Description du poste

Le travail du stagiaire s’articulera autour de plusieurs axes. Tout d’abord le portage des scènes virtuelles et de la connexion haptique développées à ENISE sur les équipements de la plateforme Nanomonde. Une fois ce portage effectué, une amélioration de ces scènes virtuelles est attendue notamment à divers niveaux :
• Créer une interface graphique qui permette entre autre d’afficher puis d’enregistrer la force en fonction de l’indentation et/ou du temps d’interaction effectuée par l’expérimentateur. Cette fonction permettra de lier sensation exploratoire et données expérimentales.
• Implémenter une représentation animée du système AFM, à savoir la pointe, le levier et la détection optique afin de favoriser la compréhension du fonctionnement du microscope AFM.
• Définir un protocole d’enregistrement des images AFM afin de pouvoir en proposer l’exploration haptique de manière plus simple et donc créer ainsi à terme, une bibliothèque d’exploration à l’échelle micro et nanoscopiques.
• Implémenter des valeurs du paramètre de viscosité qui soit liée aux propriétés du matériau et pas seulement pour assurer la stabilité de la connexion avec le système haptique.
• Combiner les images AFM et celles obtenues en fluorescence sur une même zone d’une cellule afin de faciliter le repérage des différents composants.

Profil recherché

Le candidat devra avoir des connaissances solides en programmation, des bases en systèmes temps réel. Il/Elle devra avoir l’envie de travailler sur la plateforme « Unity » ainsi que le goût des sciences et la vulgarisation et/ou l’enseignement.

Voir le fichier joint

Pour postuler :

Par mail à :
florence.marchi@neel.ncrs.fr
nicolas.castagne@grenoble-inp.fr