Faits marquants scientifiques 2016
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Le processus de photoionisation parait simple a priori : l'absorption par un atome d'un photon, dont l'énergie est supérieure à son seuil d'ionisation, conduit à la formation d'un ion avec l'émission d'un électron libre. Rendant le processus plus complexe, des états discrets autoionisants peuvent être présents à ces mêmes énergies. Le processus d'ionisation peut alors être direct ou via cet état discret, et les deux chemins interfèrent. Le spectre d'absorption des photons présente alors à cette énergie un pic d'absorption bien distinct avec un profil asymétrique. Ces profils, dits de Fano, sont rencontrés dans les spectres d’absorption de nombreuses espèces, des atomes aux molécules et nanostructures. Leur largeur en énergie est directement liée à la durée de vie très courte (quelques femtoseconde) de l'état autoionisant. Pour la première fois, une collaboration scientifique, incluant des chercheurs de l’IRAMIS/LIDYL, a pu reconstruire à l'échelle attoseconde "le film" de la photoionisation d'un atome d'hélium. Ce résultat met en évidence les interactions électron-électron lors de l’autoionisation et ouvre la voie à l’imagerie 3d spatio-temporelle de l’émission d’électrons[1]. |
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Les photons, particules associées à la lumière, sont porteurs d'un moment angulaire (ou cinétique). Si la composante de spin (ou moment angulaire intrinsèque) est la composante la plus familière, une composante de moment angulaire "orbital" est aussi présente pour les faisceaux lumineux à plan d'onde hélicoïdal. Son premier effet est de pouvoir entraîner les objets en interaction dans un mouvement de rotation autour de l’axe du faisceau lumineux. Une collaboration[i] de physiciens incluant l'équipe "Attophysique" de l'IRAMIS/LIDYL, a réussi à générer et caractériser des impulsions lumineuses attosecondes XUV, porteuses d'un moment angulaire orbital (MAO). Celles-ci sont produites par "génération d'harmonique d'ordre élevé" à partir d'un faisceau infrarouge, lui-même porteur de MAO après avoir traversé un masque de phase. Il est plus particulièrement montré que le moment angulaire orbital porté par chaque harmonique est propotionnel à son ordre. De tels faisceaux ouvrent la porte à de nouvelles spectroscopies originales, telles que le dichroïsme hélicoïdal pour l'étude des propriétés magnétiques et optiques de la matière condensée, avec de nombreuses applications dans l’analyse d’échantillons biologiques, ou le traitement de l’information quantique |
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L'ADN de nos cellules est naturellement soumis à divers types de rayonnements. Parmi les plus énergétiques du spectre solaire, les ultra-violets sont susceptibles de provoquer de graves endommagements, et les mécanismes associés méritent d'être détaillés. L’énergie d’un photon absorbé par une double hélice d’ADN est redistribuée, au cours du temps, entre différents états électroniquement excités. La caractérisation de cette redistribution d'énergie est importante pour comprendre les processus d’endommagement de l’ADN par le rayonnement UV, mais est aussi utile pour la conception des matériaux bio-inspirés pour l’optoélectronique. Dans le cadre du projet ANR "DNAexciton", une collaboration internationale associée avec l'équipe du LIDYL a mis en évidence dans ce processus de relaxation la stabilisation d’un nouveau type d'excitons (ou paires électrons-trous) dénommés HELM (High-energy Emitting Long-lived Mixed states), avec des propriétés inattendues, tels que leur longue durée de vie. |
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Une équipe du CEA Lidyl a réussi à mesurer pour la première fois la structure spatio-temporelle complète d’une impulsion laser de très haute puissance. Ce résultat est un progrès significatif en métrologie laser et démontre qu’il est aujourd’hui possible de caractériser précisément, en espace et en temps, les faisceaux lasers les plus puissants que l'on est aujourd'hui capable de produire. Les faisceaux lasers sont sujets à des distorsions spatio-temporelles, d’autant plus fortes que leur puissance crête est élevée, qui peuvent affecter fortement l’intensité lumineuse qu’ils sont supposés délivrer. Mesurer ces distorsions sur les lasers ultra-intenses a été un challenge difficile à relever : il s’agit en effet de mesurer la structure temporelle du champ laser en chaque point du profil transverse pour des impulsions lumineuses de quelques dizaines de fs sur un diamètre de plusieurs centimètres. La technique proposée, nommée TERMITES, vient d’être validée sur UHI100, un des lasers les plus intenses du plateau de Saclay. |
