Michelangelo ROMEO

Michelangelo ROMEO

Research Engineer, Surfaces and Interfaces (DSI)Michelangelo.Romeo@ipcms.unistra.fr
Phone: +33(0)3 88 10 70 27Office: 1029

Academic background

PhD of Université Louis Pasteur in Strasbourg (1987) : Propriétés des catalyseurs intermétalliques platine-uranium, platine sur oxyde d’uranium et platine-cobalt-oxide d’uranium sur alumine pour les réactions de réarrangement de squelette des hydrocarbures.

PhD of Università di Messina (1983) in solid state physical chemistry : Chimica strutturale di composti di Th(IV) con leganti all’ossigeno.

Present position

I presently develop different methods of signal acquisition and treatment for different microscopy techniques (STM, AFM, TEM, SEM, confocal optical microscopies and time-resolved microscopies). My activity includes not only elaboration of signal acquisition and treatment but also their analysis and interpretation. The choice of the interfacing technique as well as their implementation with ad hoc programming language are also part of my work.

Internship and lectures provided

  1. Socrates exchange program
    STOKKER Flavian internship
    co-internship supervisor
    from 01/10/2003 to 31/01/2004
  2. Formation permanente CNRS
    initiation aux techniques de microscopie en champ proche
    co-internship supervisor, Image treatment and analysis
    10/1997, 09/1998, 09/1999, 09/2001
  3. Formation permanente CNRS
    introduction à Khoros, logiciel intégré de traitement et analyse d’images
    internship supervisor
    10/1998
  4. DESS Instrumentation et Méthodes d’Analyses
    RICHARD Laurent internship
    Spectroscopies électroniques
    internship supervisor
    from 20/02/1995 to 30/03/1995
  5. DESS Instrumentation et Méthodes d’Analyses
    HUBER Thomas internship
    Spectroscopies électroniques
    internship supervisor
    from 25/02/1994 to 10/03/1994
  6. DESS Instrumentation et Méthodes d’Analyses
    Practicum training for a group of 12 students
    Spectroscopies Auger et XPS
    practicum training supervisor
    03/1994
  7. DESS Instrumentation et Méthodes d’Analyses
    STEPHAN Anne internship
    Nanoscan 50, Spectroscopies Auger et XPS
    internship supervisor
    from 22/03/1993 to 04/04/1993
  8. DESS Instrumentation et Méthodes d’Analyses
    Practicum training for a group of 18 students
    Spectroscopies Auger et XPS
    practicum training supervisor
    02/1993

Publications as first author

  1. Broad distribution effects in sums of lognormal random variables
    M. Romeo, V. Da Costa, F. Bardou
    European Physical Journal B, 32 (2003) 513-526
  2. Local lattice distorsions in spherical carbon nanoparticles as studied by HRTEM image analysis
    M. Romeo, J.C. Arnault, G. Ehret, F. Banhart, F. Le Normand
    Ultramicroscopy, 92 (2002) 209-213
  3. HRTEM study of strained Si/Ge multilayers
    M. Romeo, C. Uhlaq-Bouillet, J.P. Deville, J. Werckmann, G. Ehret, R. Chelly, D. Dentel, T. Angot, J.L. Bischoff.
    Thin Solid Films, 319 (1998) 168-171
  4. Quantitative XPS study of the reduction of cerium dioxide
    M. Romeo, K. Bak, J. El Fallah, F. Le Normand, L. Hilaire
    Surface and interface analysis, 20 (1993) 508-512
  5. Photoemission study of Pt adlayers on Ni(111)
    M. Romeo, J. Majerus, P. Legare, N.J. Castellani, D.B. Leroy
    Surface Science, 238 (1990) 163
  6. Support effects in test reactions of hexanes on Pt/UO2 catalysts and on a Upt3 intermetallic compound
    M. Romeo, A. Dauscher, L. Hilaire, W. Muller, G. Maire
    Stud. Surf. Sci. And Catal., 48, (1989)
  7. PhD of Université Louis Pasteur in Strasbourg (1987) : Propriétés des catalyseurs intermétalliques platine-uranium, platine sur oxyde d’uranium et platine-cobalt-oxide d’uranium sur alumine pour les réactions de réarrangement de squelette des hydrocarbures.
    M. Romeo
    Manuscript (1987).
  8. PhD of Università di Messina
    Chimica strutturale di composti di Th(IV) con leganti all’ossigeno.
    M. Romeo
    Manuscript (1983).

Recent articles

Conference and seminar communications

  • GDR-Relax Techniques de traitement d’images, Toulouse (2000)
    Transformée de Hilbert et filtres de quadrature : Nouvelles méthodes de détermination des déformations ou anciennes revisitées ?
  • Trinocular Conference on Microscopies, Strasbourg (1998)
    Analyse d’images : traitements à base de transformée de Fourier
  • EMRS-97, Strasbourg (1997)
    HRTEM study of Si1-x/Gex multilayers

Examples of significant developments

FLUORESCENCE MICROSCOPE

Ce projet particulièrement ambitieux, auquel j’ai participé activement, visait à construire un microscope de fluorescence induite par l’absorption simultanée de deux-photons pour lequel l’acquisition des images est effectuée à cadence vidéo.

Ceci constitue un challenge à la fois du point de vue des systèmes électronique, optique et informatique à mettre en œuvre. En effet, il s’agit d’acquérir et de traiter plus de 10informations par seconde, ce qui dépasse les capacités habituelles des systèmes commerciaux. En outre, un dispositif d’analyse de la dynamique des systèmes biologiques étudiés (dispositif dit « pompe-sonde » permettant d’accéder à des échelles de temps de l’ordre de la femtoseconde) est installé sur le microscope biphotonique. Ce travail multidisciplinaire a rassemblé, outre le chercheur responsable de l’opération, un thésard, un ingénieur de recherche en optique et deux enseignants chercheur. Ma tâche a été de coordonner toutes les fonctions informatiques liées au projet lui-même sous la forme d’un programme de gestion de ce système complexe qui comprend des systèmes d’acquisition de données (photomultiplicateurs, détecteurs UV-visible, camera CCD refroidie), un spectromètre, ainsi que de multiples positionneurs nanométriques.

PHOTO-STIMULABLE MICRO-SYSTEMS

Un projet particulièrement innovant portait sur les microsystèmes photo-stimulables qui sont des assemblages supramoléculaires. Ces assemblages orientés constituent des micro-actuateurs, dont la taille peut être modifiée sous l’effet de stimuli extérieurs, comme une variation de température ou une irradiation classique sous lumière UV. Des réseaux de diffraction à pas variable ont été ainsi réalisés par la technique de photo-polymérisation induite par absorption à deux photons.

TRAITEMENT ET ANALYSE D’IMAGES

L’essor de l’image dans l’instrumentation scientifique a contraint l’IPCMS à se donner les moyens pour constituer un service de traitement et analyse d’images. Étant moi-même producteur d’images scientifiques (Imagerie chimique par microscopie Auger à balayage) j’ai donc décidé d’une reconversion de ma fonction afin d’accompagner le développement progressif au laboratoire des techniques de caractérisation morphologique. Avec l’effort mis également sur les microscopies électroniques (en transmission et à balayage), de nombreux thèmes de recherche d’importance fondamentale ont été directement liés au traitement et à l’interprétation des images obtenues. J’ai donc pris en main, en 1995, le développement de ces nouvelles méthodes de traitement.

Cette branche de mon activité vise l’extraction et la mise en exergue de renseignements contenus dans les images produite par nos instruments scientifiques et elle est compliquée par la nature forcément non-routinière des images produites, qui m’obligent à mettre en œuvre des nouvelles méthodes d’analyse quasiment pour chacune d’entre elles. Je me suis donc dotés de toute une panoplie de programmes performants tels que analySIS de Soft Imaging System, ImageJ du NIH (National Institutes of Health), Khoros de Khoral Inc. et DigitalMicrograph de Gatan inc., que j’utilise en fonction de leur champ d’application caractéristique.Un effort particulier est porté sur la conception et le développement de techniques d’analyse d’images adaptées aux problématiques scientifiques posées. En guise d’exemple les deux images à coté de ce texte montrent, respectivement, le cliché de microscopie électronique à transmission d’un « tripode de carbone » et la quantification de son champ de déformation. Dans ce cas la symétrie circulaire ainsi que la présence abondante de défauts de structure empêche l’emploi de techniques devenues d’utilisation standard tel que la méthode des phases géométriques à l’avantage de ma technique basée sur le calcul de la « distribution radiale moyenne » qui non-seulement exploite la symétrie circulaire de ces objets mais, en plus, est beaucoup moins sensible au « bruit » introduit par les défauts de structure.

UTILISATION DES FILTRES/TRANSFORMEE D’HILBERT

Le but de ce travail a été d’élaborer des filtres non-linéaires capables de distinguer le bruit engendré par la chaîne de mesure et le signal lui-même (adaptive filters). En effet, un filtre linéaire se limite à atténuer de la même façon le signal et le bruit ce qui, en général, ce n’est pas exactement le résultat recherché. Nous avons utilisé ces filtres pour la détermination du tenseur de déformation dans une image HR-TEM d’un échantillon de multicouches Si-Ge.

L’utilisation de filtres directionnels permet d’atteindre cet objectif. Il en existe de deux types :

  1. Filtres à fonction de transfert (FT) réelle
  2. Filtres à FT purement imaginaire

Un cas particulier de ce type de filtres sont les filtres de quadrature qui sont généralement utilisés pour effectuer la transformée de Hilbert.

Voici le résultat (à droite et en bas) de cette transformation sur une image test (à droite et en haut) avec différents niveaux de bruit “normal” qui représente un réseau “idéale” carré tourné de 35° par rapport à la base et qui possède une contraction des distances inter-planaires de 2% à partir du centre de l’image.

En calculant la phase des transformées de Hilbert en suivant la méthode proposée par Bigün et al. et en les combinant comme préconisé par Fleet et al. nous avons pu calculer les différentes composantes du tenseur de déformation.

On peut remarquer que le résultat sur les composantes du tenseur (voir figure à droite et en bas) est en parfait accord avec les valeurs attendues même pour de rapports signal/bruit aussi bas que 4/3 et, surtout, que l’atténuation du filtre sur le bruit et beaucoup plus importante que celle sur le signal lui-même.

L’application de cette méthode à une image HR-TEM de multicouches contraintes de Si/Ge montre un parfait accord entre le résultat obtenu par la transformée de Hilbert et celui que nous avions déjà obtenu en appliquant des méthodes issues des mathématiques morphologiques qui sont, elles,  particulièrement robustes vis à vis de la présence de bruit mais de mise en œuvre laborieuse [M. Romeo et al. (HRTEM study of strained Si/Ge multilayers, Thin Solid Films, 319 (1998) 168-171)].

Examples of significant developments

[1]
G. Taupier, M. Saad, M. Romeo, O. Crégut, A. Boeglin, L. Mager, A. Barsella, H. Arhach, J.-L. Rehspringer, K.D. Dorkenoo, Sum-frequency generation in sol-gel material doped with binaphthol, Applied Physics Letters 101 (2012) 241911. https://doi.org/10.1063/1.4772001.
[1]
A. Roslawska, K. Kaiser, M. Romeo, E. Devaux, F. Scheurer, S. Berciaud, T. Neuman, G. Schull, Submolecular-scale control of phototautomerization., Nature Nanotechnology (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01622-4.
[1]
A. Roslawska, T. Neuman, B. Doppagne, A.G. Borisov, M. Romeo, F. Scheurer, J. Aizpurua, G. Schull, p Mapping Lamb, Stark, and Purcell Effects at a Chromophore-Picocavity Junction with Hyper-Resolved Fluorescence Microscopy, Physical Review X 12 (2022) 011012. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.12.011012.
[1]
L.E. Parra Lopez, L. Moczko, J. Wolff, A. Singh, E. Lorchat, M. Romeo, T. Taniguchi, K. Watanabe, S. Berciaud, Single-and narrow-line photoluminescence in a boron nitride-supported MoSe2/graphene heterostructure, Comptes Rendus Physique 22 (2021) 77–88. https://doi.org/10.5802/crphys.58.
[1]
M. Ormaza, N. Bachellier, M.N. Faraggi, B. Verlhac, P. Abufager, P. Ohresser, L. Joly, M. Romeo, F. Scheurer, M.-L. Bocquet, N. Lorente, L. Limot, Efficient Spin-Flip Excitation of a Nickelocene Molecule, Nano Letters (2017). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b05204.
[1]
P. Ohresser, E. Otero, F. Wilhelm, A. Rogalev, C. Goyhenex, L. Joly, H. Bulou, M. Romeo, V. Speisser, J. Arabski, G. Schull, F. Scheurer, Magnetism of CoPd self-organized alloy clusters on Au(111), Journal of Applied Physics 114 (2013) 223912. https://doi.org/10.1063/1.4846796.
[1]
D. Metten, F. Federspiel, M. Romeo, S. Berciaud, All-Optical Blister Test of Suspended Graphene Using Micro-Raman Spectroscopy, Physical Review Applied 2 (2014) 054008. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.2.054008.
[1]
D. Metten, F. Federspiel, M. Romeo, S. Berciaud, Probing built-in strain in freestanding graphene monolayers by Raman spectroscopy, Physica Status Solidi B-Basic Solid State Physics 250 (2013) 2681–2686. https://doi.org/10.1002/pssb.201300220.
[1]
J. Kurian, A. Joseph, S. Cherifi-Hertel, C. Fowley, G. Hlawacek, P. Dunne, M. Romeo, G. Atcheson, J.M.D. Coey, B. Doudin, Deterministic multi-level spin orbit torque switching using focused He+ ion beam irradiation, Applied Physics Letters 122 (2023) 032402. https://doi.org/10.1063/5.0131188.
[1]
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[1]
A. Fetida, O. Bengone, M. Romeo, F. Scheurer, R. Robles, N. Lorente, L. Limot, Single-Spin Sensing: A Molecule-on-Tip Approach., ACS Nano 18 (2024) 13829–13835. https://doi.org/10.1021/acsnano.4c02470.
[1]
B. Doppagne, T. Neuman, R. Soria-Martinez, L.E.P. López, H. Bulou, M. Romeo, S. Berciaud, F. Scheurer, J. Aizpurua, G. Schull, Single-molecule tautomerization tracking through space- and time-resolved fluorescence spectroscopy, Nature Nanotechnology (2020). https://doi.org/10.1038/s41565-019-0620-x.
[1]
B. Doppagne, M.C. Chong, E. Lorchat, S. Berciaud, M. Romeo, H. Bulou, A. Boeglin, F. Scheurer, G. Schull, Vibronic Spectroscopy with Submolecular Resolution from STM-Induced Electroluminescence, Physical Review Letters 118 (2017) 127401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.127401.
[1]
S. Cao, A. Rosławska, B. Doppagne, M. Romeo, M. Féron, F. Chérioux, H. Bulou, F. Scheurer, G. Schull, Energy funnelling within multichromophore architectures monitored with subnanometre resolution, Nature Chemistry (2021) 1–5. https://doi.org/10.1038/s41557-021-00697-z.
[1]
H. Bulou, F. Scheurer, C. Goyhenex, V. Speisser, M. Romeo, B. Carriere, N. Moreau, V. Repain, C. Chacon, Y. Girard, J. Lagoute, S. Rousset, E. Otero, P. Ohresser, Thermodynamics versus kinetics in a morphology transition of nanoparticles, Physical Review B 87 (2013) 155404. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.155404.

Older articles

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  1. Thèse présentée à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg pour l’obtention du grade de Docteur en chimie.
    Propriétés des catalyseurs intermétalliques platine-uranium, platine sur oxyde d’uranium et platine-cobalt-oxide d’uranium sur alumine pour les réactions de réarrangement de squelette des hydrocarbures.
    Manuscript (1987).
  1. Tesi di Laurea dell’Università di Messina
    Chimica strutturale di composti di Th(IV) con leganti all’ossigeno.
    Thèse présentée à l’Université de Messine pour l’obtention du grade de « Dottore in chimica »
    Chimie structurale de composée de Th(IV) avec ligands oxygène.
    Manuscript (1983).