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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants 2012

12 décembre 2012

Les molécules ionisées interviennent dans beaucoup de réactions chimiques, et participent pour une part importante à la chimie de la très haute atmosphère ou des nuages interstellaires. Les données sur la spectroscopie vibrationnelle de ces ions sont ainsi indispensables pour mieux comprendre la dynamique et l'énergétique de ces milieux dilués.

Les spectroscopies de photoélectrons sont des méthodes de choix pour caractériser ces molécules et leurs états vibrationnels, mais sont souvent inopérantes lorsque la structure de la molécule neutre est très différente de celle de l'ion. Le Laboratoire Francis Perrin (URA 2453, CEA - CNRS) en collaboration avec l’équipe de Chimie Théorique du Laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME UMR 8208 CNRS, Univ Paris-Est Marne-La-Vallée) a participé à la mise au point d'une nouvelle méthode de spectroscopie permettant d'atteindre les données recherchées, difficilement accessibles par les méthodes usuelles.

 

26 novembre 2012

La dynamique des électrons au sein des atomes et des molécules est extrêmement rapide, typiquement de l'ordre de la centaine d'attosecondes (1 as=10-18 s). Les expériences de type pompe-sonde, où une première impulsion vient exciter le système et une seconde le sonder après un délai variable, peuvent permettre d'explorer cette dynamique, mais nécessitent des impulsions de lumière ultra-brèves, uniques et bien caractérisées à cette échelle de temps (gamme attoseconde). Depuis une dizaine d’années, d’importants efforts de recherche ont permis de générer et mesurer de telles impulsions. Une collaboration entre les chercheurs de l’IRAMIS et du Laboratoire d'Optique Appliqué (LOA) annonce la découverte d'un nouveau procédé d’une grande simplicité pour la génération d'une impulsion attoseconde unique [1], basé sur la génération d'harmoniques en présence d'une rotation ultrarapide du front d'onde de l'impulsion laser incidente. Il est ainsi possible aujourd'hui de disposer d'une source de lumière particulièrement bien adaptée aux expériences pompe-sonde permettant l'exploration de la dynamique électronique.

 

20 novembre 2012

Tout objet dans un état de superstition d'états quantiques mais non isolé, perd sa cohérence (décohérence quantique) et seuls les états observables macroscopiquement sont finalement observables.

Des chercheurs du SPEC ont réussi pour la première fois à contrôler la cohérence quantique des électrons d'un conducteur (quasi-particules) en présence d'un champ magnétique intense (8 Teslas, i.e. en régime d'effet Hall quantique entier). Les longueurs de cohérence quantique ont pu être augmentées d'un facteur deux en modifiant le couplage du conducteur quantique avec son environnement, grâce à des grilles de polarisation judicieusement placées.

Le contraste des franges d'interférences en sortie d'un interféromètre électronique est un bon reflet de cette cohérence. Cette expérience a ainsi permis de comprendre la dépendance de la visibilité des interférences quantiques en fonction de l'énergie des électrons injectés.


Une des questions au coeur de la physique fondamentale des conducteurs quantiques est de déterminer à quel point les quasi-particules d'un conducteur se comportent comme des particules libres sans interaction. Un outil très utile à la compréhension de l'interaction d'une quasi-particule avec son environnement est de déterminer sa longueur de cohérence, c'est à dire la distance sur laquelle une quasi-particule perd sa cohérence quantique, reflet de ses propriétés ondulatoires.

19 novembre 2012
Le Laboratoire des Solides Irradiés (École polytechnique/CEA/CNRS) inaugure, lundi 19 novembre, son nouvel accélérateur d’électrons SIRIUS (Système d'Irradiation pour l'Innovation et les Utilisations Scientifiques) à l’École polytechnique. SIRIUS va délivrer des électrons d’énergie comprise entre 150 keV et 2,5 MeV afin d’étudier, en temps réel et à basse température, les défauts créés sous irradiation dans les matériaux et les nouvelles propriétés qui en résultent.

 

15 novembre 2012

Stabiliser des gouttes d’huile dans l’eau n'est pas si simple, ces deux liquides ayant une tendance naturelle à se séparer afin de minimiser l'aire de leur interface de contact. Ceci est pourtant indispensable dans la vectorisation de certains médicaments, ou la réalisation de crèmes en cosmétique. Inversement, on peut aussi rechercher à empêcher la dissolution de particules actives et solubles dans un solvant. Dans ce cadre, la dispersion contrôlée de gouttelettes, stabilisées dans l’eau par des méthodes de nanostructuration, fait partie des approches possibles.

Des chercheurs du CEA, de l’ECE-Paris, du CNRS et de l’Université Paris-sud ont réalisé un travail innovant sur cette problématique, en explorant par des techniques de diffusion de neutrons, la distribution de gouttelettes au sien d'un colloïde, stabilisé de façon originale par l'association de deux principes : la dispersion de particules cristallisées en milieu organique, et leur stabilisation dans l’eau par un enrobage avec des particules d'argiles nanométriques. Ce travail présenté dans Soft Matter du 28 octobre 2012 ouvre de nouvelles perspectives d’applications susceptibles d’intéresser les entreprises pharmaceutiques ou de cosmétiques.

 

23 octobre 2012

L'interaction d'une impulsion laser ultracourte de forte intensité avec une surface solide génère un plasma dense d'où sortent des faisceaux de particules de haute énergie. La conversion d'énergie lumineuse en énergie (cinétique) des particules peut être optimisée en modulant à l'échelle de la longueur d'onde du laser la surface de la cible, de façon à exciter de façon résonnante une onde plasma de surface. Dans ce cas, les simulations montrent non seulement la présence d'un champ électrique oscillant localisé sur la surface et plus intense que le champ du laser, mais aussi la génération, pendant la durée de l'impulsion, d'un champ magnétique statique extrêmement intense (> 104 T !). Ces champs contribuent conjointement au confinement des électrons du plasma et à l'accélération efficace des protons éjectés.

 

23 octobre 2012

L'épuration d'effluents demande d'extraire de façon sélective, efficace, contrôlée et à moindre coût les ions dissous dans un solvant. L'équipe LCSI de l'IRAMIS propose le procédé SOLIEX, basé sur la fixation de molécules, offrant une très grande sélectivité dans la capture des ions cibles, sur des feutres de grande surface spécifique. De plus, la combinaison avec le procédé FAMOREC, précédemment inventé et breveté par la même équipe, permet une régénération électrique des filtres.

 

19 octobre 2012

En biologie et médecine, l'histopathologie est l'évaluation clinique des tissus, pour laquelle la RMN, technique incontournable, permet de déterminer la structure chimique des prélèvements. L’enjeu est ici de trouver une instrumentation et une méthode de RMN pour l'analyse automatisée de la composition métabolique des très petites quantités de matière biologique. La spectroscopie RMN haute résolution en rotation à l’angle magique (HRMAS : High-Resolution Magic Angle Spinning) présente justement l'avantage de permettre l'analyse de très faibles quantités (10 mg) avec une grande sensibilité.

Au-delà de cette technique, les chercheurs du NIMBE ont proposé une méthode de mesure à base de micro-bobines tournantes (MACS : Magic-Angle Coil Spinning) [1], dont le développement a été poursuivi dans 2 directions :

  • l'évaluation du potentiel et des limites de la méthode pour l'étude clinique de biopsies
  • le développement d'une méthode de micro-fabrication automatisée de résonateurs MACS, indispensable pour la diffusion de la méthode et le contrôle des coûts.

 

03 octobre 2012

La radiolyse est la dissociation de composés chimiques sous l'effet des rayonnements ionisants. La formation de radicaux qui en résulte entraine une suite de réactions chimiques qu'il faut connaitre, en particulier pour bien maitriser la tenue des matériaux, directement exposés au rayonnement, ou ainsi soumis aux radicaux et produits chimiques résultants de l'irradiation.

Par un dosage minutieux des produits de réactions formés au cœur d'un solide nanoporeux métallique de grande surface spécifique, il est notablement observé un renforcement des réactions de radiolyse à proximité immédiate de la surface solide. Ce résultat peut être étendu à des matériaux d’intérêt industriel, tels que les aciers utilisés dans l'industrie nucléaire.

 

01 octobre 2012

Si un aimant peut être "permanent", la dynamique des spins à l'origine de l'aimantation peut être ultra-rapide à l'échelle nanométrique, dans le domaine femtoseconde (10-15 s). Les possibilités actuelles de génération d’impulsions ultra-brèves dans le domaine X-UV  ouvrent de nouvelles perspectives pour les études dans ce domaine. Elles permettent en particulier d'observer, à cette échelle de temps et à des échelles spatiales de l'ordre de la longueur d'onde (< 100 nm), la réponse d'une structure nanométrique magnétique soumis à une stimulation externe. Il devient par exemple possible d'étudier la dynamique ultra-rapide de la perte d'aimantation sous l'effet d'une forte irradiation lumineuse, sur des échantillons magnétiquement nanostructurés (multicouches de cobalt– palladium). Ces études, réalisées par une collaboration de physiciens franciliens associés à des physiciens de l'Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), permettent de mieux comprendre la dynamique de spin, ouvrant ainsi la voie vers la réalisation de dispositifs magnétiques ultra-rapides.

 

28 août 2012

Une désintégration radioactive β- (n → p + e- + νe) est un évènement dont la durée est extrêmement brève (typiquement de l'ordre de 10-19 s*, soit 100 zeptosecondes !). Lors d'un tel évènement affectant le noyau d'un ion 6He+, l'unique électron du système hydrogénoïde subi ainsi une perturbation instantanée, principalement liée à la modification de la charge du noyau. La probabilité que cet électron soit alors conservé (produisant 6Li2+) ou perdu (6Li3+), peut être obtenue par un calcul quantique de perturbations dans le cadre de l'approximation soudaine. La mesure très précise du rapport de branchement entre ces 2 voies, pour ce système modèle simple constitue ainsi un test sévère de la théorie. Le parfait accord obtenu montre que les prédictions de la mécanique quantique sont parfaitement vérifiées.

 

24 août 2012
Collaboration CEA-DSV/LCBM - CEA-LITEN - CEA-LETI et CEA-IRAMIS
Dans le cadre du développement de la filière énergétique hydrogène, la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau nécessite des catalyseurs efficaces. En remplacement du platine, rare et cher, des oxydes de cobalt ont été proposés. Par un traitement électrochimique simple, des catalyseurs à base de cobalt bon marché, efficaces et réversibles (capable de catalyser à la fois les réactions d'oxydation à l'anode et de réduction à la cathode) ont été obtenus.

 

06 août 2012

L'état électronique d'une molécule réagit très rapidement - à l'échelle de la femtoseconde (10-15 s), voire de l'attoseconde (10-18 s) - à toute perturbation telle qu'une excitation laser, une vibration qui modifie la position relative des noyaux atomiques qui la constitue, ou encore au cours d'une réaction chimique. Suivre en temps réel l'évolution des orbitales électroniques demande ainsi des techniques d'observation permettant d'atteindre cette résolution temporelle attoseconde.

Une telle sonde ultra-rapide est fournie par la réponse non linéaire de la molécule à un champ laser intense. Dans cette réponse, l’électron de valence peut être extrait de la molécule (avec une certaine probabilité d'ionisation), accéléré et "renvoyé" vers la molécule ionisée (recollision), où il peut se désexciter (recombinaison vers l’orbitale de valence), en émettant une impulsion intense de lumière UV attoseconde. De l’analyse complète de cette émission lumineuse (mesure de l'amplitude, phase et polarisation), il est possible de reconstruire le paquet d’ondes électronique dans les orbitales de valence avec une résolution spatiale subnanométrique et de suivre leur dynamique avec une résolution temporelle attoseconde.

 

23 juillet 2012

Les fibres optiques dopées terre rare sont les composants actifs au cœur  de la technologie des lasers et amplificateurs à fibre, utilisés dans les télécommunications, l'industrie (découpe, usinage, …), la médecine, les capteurs... avec de nombreux avantages en terme de poids, de taille et de consommation d'énergie. Le noircissement de ces fibres sous l'effet de l'irradiation laser (photo-noircissement) ou en milieu hostile (radio-noircissement par des rayonnements ionisants) est un effet directement lié à leur structure et à la nature des défauts que l'on peut y engendrer (centres absorbants). L'étude de l'équipe du LSI sur les mécanismes fondamentaux du photo et radio-noircissement, montre l'importance du contrôle du dopage des fibres en aluminium et phosphore.

 

25 juin 2012

La turbulence d'un liquide conducteur permet l'émergence spontanée d'un champ magnétique par effet dynamo. Nous présentons la première mise en évidence expérimentale d’un champ magnétique spatialement localisé, engendré par cet effet dynamo.

Ce résultat a été obtenu dans l’expérience VKS (Von Karman Sodium), dans laquelle du sodium fondu est agité par 2 turbines. L'effet est observé lorsque celles-ci tournent à des vitesses de rotation légèrement différentes au-delà d’un seuil critique. Cette localisation forte du champ magnétique, déjà observée dans les dynamos astrophysiques, est en bon accord avec la prédiction d’un modèle couplant des modes magnétiques dipolaire et quadripolaire.  

 

20 juin 2012

Comprendre l'origine des nouvelles supraconductivités est un enjeu majeur et incontournable pour le développement de ces matériaux et de leurs applications actuelles et futures. Antérieurs aux pnictures récemment découverts, les cuprates détiennent toujours le record de température pour la supraconductivité. Pour cette classe de matériau le magnétisme joue un rôle central dans le diagramme de phase qu'il faut donc explorer, en lien étroit avec les propriétés de supraconductivité.

Une collaboration de chercheurs allemands, chinois et français du laboratoire Léon Brillouin (LLB) ont exploré par diffusion de neutrons polarisés en spin le diagramme de phase magnétique de ces composés ainsi que les différents modes d'excitations magnétiques associés. L'ensemble des modes accessibles prédits par la théorie originale des boucles de courants de C. M. Varma, attribuant une cause magnétique à l'origine de la supraconductivité dans ces composés, ont ainsi été observés.

 

04 juin 2012
Le développement de la filière photovoltaïque, essentiellement basée sur la filière silicium, nécessite une nette amélioration du rendement des cellules solaires actuelles. Une méthode est d'élargir la fenêtre spectrale d'absorption des cellules dans le domaine haute fréquence (bleu et UV). Dans ce cadre, une collaboration de chercheurs de l’IRAMIS/CIMAP et de l’Université d’Amsterdam (Institut Van der Waals-Zeeman) a mis en évidence l’excitation rapide et simultanée de deux ions voisins de terre rare lors de l’absorption d’un seul photon d’énergie élevée par une boîte quantique de silicium. Ce résultat peut avoir des applications multiples, comme par exemple les cellules solaires à haut rendement. Autre application potentielle dans le domaine du traitement de l'information, de la communication optique à haut débit par l’intégration de dispositif photonique dans un circuit microélectronique silicium.

 

21 mai 2012

Le stress oxydant subi par les divers éléments des cellules biologiques est un facteur important de leur vieillissement. Au-delà du métabolisme naturel, certains stress externes, tels que l'exposition aux UV, aux rayonnements ionisants, aux métaux lourds ou aux nanoparticules, conduisent à la formation d'espèces radicalaires qui sont l’élément déclencheur d'oxydation des composants cellulaires, en particulier les protéines.

Des chercheurs de la DSM (IRAMIS/SIS2M) et de la DSV (IBITECS) apportent un éclairage nouveau sur ces processus d’oxydation impliqués dans le stress oxydant et le vieillissement. Dans un article paru dans Angewandte Chemie [1], ils rapportent l'observation que les radicaux formés lors de l’oxydation des protéines n’étaient pas figés, mais pouvaient migrer entre acide aminés sur des distances nanométriques. Ils montrent ainsi le caractère non local des effets de la formation des espèces radicalaires, et plus particulièrement des conséquences des expositions aux radiations ionisantes.

 

16 mai 2012

Des chercheurs du CEA [1] viennent de mettre au point une nouvelle approche pour découvrir des réactions chimiques inédites. Basée sur la miniaturisation des expériences et sur l’utilisation d’une nouvelle technique de criblage à haut débit [2], cette approche donne désormais la possibilité aux chercheurs d’effectuer jusqu’à 1000 expériences par jour contre une seule auparavant, et a ainsi conduit à la découverte de deux nouvelles réactions chimiques. Ces résultats constituent une première mondiale avec cette technologie. Ils ouvrent des perspectives dans de nombreux domaines de la chimie mais également de la biologie avec la découverte de combinaisons chimiques utiles pour la recherche fondamentale et pour le développement d’applications, notamment en imagerie ou en nano-biotechnologies.

Ces résultats viennent d’être publiés en ligne par la revue Angewandte Chemie International Edition.


[2] Criblage haut-débit : technique permettant d’identifier parmi une série d’expériences celle(s) ayant un résultat intéressant.

 

23 avril 2012
Savoir graver des nanostructures de manière simple et économique est un enjeu primordial en microélectronique ou pour de futures applications optiques. Les nanostructures obtenues par auto-assemblage de molécules permettent d’atteindre aisément les résolutions souhaitées (~ qques 10 nm), mais il faut savoir maitriser leur orientation et éliminer les nombreux défauts inhérents à ce type d'organisation spontanée. Pour les structures obtenues par séparation de phases de copolymères diblocs, ces objectifs peuvent être atteints en contraignant une mince couche de copolymères par impression avec un moule nanostructuré. Cette méthode simple et les principes qui la fondent viennent d’être publiés dans Advanced Materials.

 

03 avril 2012
Pour observer des phénomènes ultrarapides tels que le mouvement des électrons au sein de la matière, les chercheurs ont besoin de sources capables de produire des rayonnements lumineux extrêmement brefs et énergétiques. Si des dispositifs capables d’émettre des impulsions dans le domaine de l’attoseconde (10-18 seconde) existent déjà, de nombreuses équipes s’efforcent de repousser les limites de leur intensité et de leur durée.

 

22 mars 2012
Yutaka Sumino 1, Ken H. Nagai2, Yuji Shitaka3, Dan Tanaka4, Kenichi Yoshikawa5, Hugues Chaté6 and Kazuhiro Oiwa3,7

(french version English version)

L'émergence d'un ordre au sein d'une assemblée d'objets en interaction est toujours fascinante à étudier. L'observateur est alors face à de nombreuses questions sur l'origine profonde de cet ordre et les conditions de son apparition. Il est ainsi observé l'apparition de mouvements collectifs à deux dimensions de filaments polymériques déplacés par des moteurs moléculaires. Par une étude statistique du phénomène, il a été possible de remonter aux interactions élémentaires à l'échelle moléculaire responsables de cette organisation. Ce résultat, publié dans la revue Nature, montre que, dans le cas présent d'objets biologiques, des interactions locales simples peuvent être à l'origine de phénomènes émergeants complexes.

 

13 mars 2012
Les matériaux fragiles comme le verre se cassent par propagation de fissures. Pour prévoir leur comportement à la rupture il faut notamment connaître l'énergie mécanique dépensée et la vitesse d'avancée de la fissure et comprendre les facteurs dont elles dépendent. Jusqu’à présent un consensus s'était établi pour une vitesse limite de l'ordre de la vitesse des ondes acoustiques de surface dans le matériau (vitesse de Rayleigh). Des chercheurs des laboratoires SVI (CNRS- St Gobain) et LTDS-Lyon associés au CNRS, et de l'IRAMIS/SPCSI du CEA, viennent de démontrer que cette vitesse limite est en fait 4 fois plus faible ! Les ruptures plus rapides sont possibles du fait de la rencontre de multiples micro-fissures prenant naissance au niveau des défauts du matériau. Ce résultat est l'objet d'un article publié dans PNAS.

 

12 mars 2012

La réalisation de composants électroniques à base de graphène est aujourd'hui un défi technologique plein de promesses, puisque l'on peut espérer bénéficier de la mobilité électronique exceptionnelle au sein de ce matériau, constitué d'un seul plan atomique d'atomes de carbone. Autre défi, la réalisation de composants électroniques organiques (électronique "souple"), permettant la réalisation de composants de haute performance à bas coût. A la convergence de ces 2 objectifs, l'équipe du LEM de l'IRAMIS/SPEC, en collaboration avec l'IEMN (Lille) et l'Université Northwestern (Depts. Mat Science and Enginering / Chemistry, Illinois, USA) a élaboré un nouveau procédé original de réalisation de transistors haute fréquence (GHz) basé sur une technique d'impression utilisant du graphène en suspension dans l'eau, stabilisée par des tensioactifs.

 

16 février 2012
Les technologies silicium pour l'électronique sont aujourd'hui matures et on ne peut que souhaiter étendre leur champ d'application à la photonique. Dans ce cadre, il est nécessaire de disposer de dispositifs de génération de seconde harmonique permettant notamment d'accroître la sélectivité des signaux. Cependant la susceptibilité du second ordre χ(2) est nulle dans un cristal à symétrie centrale comme le silicium, mais une collaboration de chercheurs de l'IRAMIS/LSI, des Universités de Modène, Trento, Brescia et Berkeley, a montré théoriquement et expérimentalement qu'en distordant la structure du cristal de silicium, il est possible d'obtenir des guides d'ondes permettant ce doublage de fréquence.

 

07 février 2012

La synthèse de produits chimiques organiques repose à plus de 95% sur l’utilisation de matières fossiles, telles que les hydrocarbures ou le charbon, comme source de carbone. Alors que ces ressources sont destinées à s’amenuiser, le recyclage de déchets chimiques devient une priorité pour assurer une industrie durable.

Une équipe du CEA et du CNRS a relevé ce défi en recyclant deux déchets dans une même réaction : le CO2 et le PMHS (Poly-methyl-hydro-siloxane, un sous-produit de l’industrie des silicones). Pour la première fois, ces deux molécules sont valorisées à travers une réaction classique de l’industrie chimique, la formylation des amines, et pourront remplacer avantageusement les réactifs pétrochimiques usuels (monoxyde de carbone, acide formique et formiate de méthyle). Ces travaux font l’objet d’une publication dans le Journal of the American Chemical Society.

27 janvier 2012

Un des enjeux actuels de l’ingénierie moléculaire est le stockage de l’information à l'échelle de la molécule unique. Un point-clé dans ce domaine est la maîtrise des paramètres qui régissent l’anisotropie magnétique moléculaire. Entre autre, il est indispensable de comprendre les relations magnéto-structurales qui jouent un rôle essentiel dans cette anisotropie.

Les mesures macroscopiques de susceptibilité magnétique et d’aimantation ne donnent accès qu’au comportement global du matériau d’où la nécessité d’une méthode d’investigation au niveau microscopique. Une équipe du Laboratoire Léon Brillouin a montré que la diffraction de neutrons polarisés fournit un outil très performant pour l’étude de l’anisotropie magnétique dans le domaine du magnétisme moléculaire qui permet, grâce à l’approche des tenseurs locaux de susceptibilité magnétique, de visualiser les moments magnétiques sur chaque site atomique de la molécule.

 

09 janvier 2012

Avec les avancées des traitements du cancer utilisant des faisceaux d’ions (proton- et hadron-thérapie) [1], l’étude de l’interaction entre des particules ionisantes et des molécules d’intérêt biologique connaît un fort développement afin de comprendre les processus fondamentaux intervenant à l’échelle moléculaire. Les dommages induits par irradiation des tissus biologiques peuvent notamment se traduire par la rupture de certaines liaisons chimiques au sein de systèmes biomoléculaires complexes.

L’équipe AMA (Atomes, Molécules, Agrégats) de l’IRAMIS/CIMAP (Centre de Recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique) à Caen, en collaboration avec l’équipe de chimie théorique de l’Université Autonome de Madrid en Espagne s’est intéressée à l’irradiation d’acides aminés en phase gazeuse avec des ions multichargés de basse énergie, et a obtenu une détermination complète de la dynamique de fragmentation de ces systèmes moléculaires complexes.

28 août 2012

Une désintégration radioactive β- (n → p + e- + νe) est un évènement dont la durée est extrêmement brève (typiquement de l'ordre de 10-19 s*, soit 100 zeptosecondes !). Lors d'un tel évènement affectant le noyau d'un ion 6He+, l'unique électron du système hydrogénoïde subi ainsi une perturbation instantanée, principalement liée à la modification de la charge du noyau. La probabilité que cet électron soit alors conservé (produisant 6Li2+) ou perdu (6Li3+), peut être obtenue par un calcul quantique de perturbations dans le cadre de l'approximation soudaine. La mesure très précise du rapport de branchement entre ces 2 voies, pour ce système modèle simple constitue ainsi un test sévère de la théorie. Le parfait accord obtenu montre que les prédictions de la mécanique quantique sont parfaitement vérifiées.

 

04 juin 2012
Le développement de la filière photovoltaïque, essentiellement basée sur la filière silicium, nécessite une nette amélioration du rendement des cellules solaires actuelles. Une méthode est d'élargir la fenêtre spectrale d'absorption des cellules dans le domaine haute fréquence (bleu et UV). Dans ce cadre, une collaboration de chercheurs de l’IRAMIS/CIMAP et de l’Université d’Amsterdam (Institut Van der Waals-Zeeman) a mis en évidence l’excitation rapide et simultanée de deux ions voisins de terre rare lors de l’absorption d’un seul photon d’énergie élevée par une boîte quantique de silicium. Ce résultat peut avoir des applications multiples, comme par exemple les cellules solaires à haut rendement. Autre application potentielle dans le domaine du traitement de l'information, de la communication optique à haut débit par l’intégration de dispositif photonique dans un circuit microélectronique silicium.

 

09 janvier 2012

Avec les avancées des traitements du cancer utilisant des faisceaux d’ions (proton- et hadron-thérapie) [1], l’étude de l’interaction entre des particules ionisantes et des molécules d’intérêt biologique connaît un fort développement afin de comprendre les processus fondamentaux intervenant à l’échelle moléculaire. Les dommages induits par irradiation des tissus biologiques peuvent notamment se traduire par la rupture de certaines liaisons chimiques au sein de systèmes biomoléculaires complexes.

L’équipe AMA (Atomes, Molécules, Agrégats) de l’IRAMIS/CIMAP (Centre de Recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique) à Caen, en collaboration avec l’équipe de chimie théorique de l’Université Autonome de Madrid en Espagne s’est intéressée à l’irradiation d’acides aminés en phase gazeuse avec des ions multichargés de basse énergie, et a obtenu une détermination complète de la dynamique de fragmentation de ces systèmes moléculaires complexes.

19 novembre 2012
Le Laboratoire des Solides Irradiés (École polytechnique/CEA/CNRS) inaugure, lundi 19 novembre, son nouvel accélérateur d’électrons SIRIUS (Système d'Irradiation pour l'Innovation et les Utilisations Scientifiques) à l’École polytechnique. SIRIUS va délivrer des électrons d’énergie comprise entre 150 keV et 2,5 MeV afin d’étudier, en temps réel et à basse température, les défauts créés sous irradiation dans les matériaux et les nouvelles propriétés qui en résultent.

 

23 octobre 2012

L'interaction d'une impulsion laser ultracourte de forte intensité avec une surface solide génère un plasma dense d'où sortent des faisceaux de particules de haute énergie. La conversion d'énergie lumineuse en énergie (cinétique) des particules peut être optimisée en modulant à l'échelle de la longueur d'onde du laser la surface de la cible, de façon à exciter de façon résonnante une onde plasma de surface. Dans ce cas, les simulations montrent non seulement la présence d'un champ électrique oscillant localisé sur la surface et plus intense que le champ du laser, mais aussi la génération, pendant la durée de l'impulsion, d'un champ magnétique statique extrêmement intense (> 104 T !). Ces champs contribuent conjointement au confinement des électrons du plasma et à l'accélération efficace des protons éjectés.

 

23 juillet 2012

Les fibres optiques dopées terre rare sont les composants actifs au cœur  de la technologie des lasers et amplificateurs à fibre, utilisés dans les télécommunications, l'industrie (découpe, usinage, …), la médecine, les capteurs... avec de nombreux avantages en terme de poids, de taille et de consommation d'énergie. Le noircissement de ces fibres sous l'effet de l'irradiation laser (photo-noircissement) ou en milieu hostile (radio-noircissement par des rayonnements ionisants) est un effet directement lié à leur structure et à la nature des défauts que l'on peut y engendrer (centres absorbants). L'étude de l'équipe du LSI sur les mécanismes fondamentaux du photo et radio-noircissement, montre l'importance du contrôle du dopage des fibres en aluminium et phosphore.

 

16 février 2012
Les technologies silicium pour l'électronique sont aujourd'hui matures et on ne peut que souhaiter étendre leur champ d'application à la photonique. Dans ce cadre, il est nécessaire de disposer de dispositifs de génération de seconde harmonique permettant notamment d'accroître la sélectivité des signaux. Cependant la susceptibilité du second ordre χ(2) est nulle dans un cristal à symétrie centrale comme le silicium, mais une collaboration de chercheurs de l'IRAMIS/LSI, des Universités de Modène, Trento, Brescia et Berkeley, a montré théoriquement et expérimentalement qu'en distordant la structure du cristal de silicium, il est possible d'obtenir des guides d'ondes permettant ce doublage de fréquence.

 

12 décembre 2012

Les molécules ionisées interviennent dans beaucoup de réactions chimiques, et participent pour une part importante à la chimie de la très haute atmosphère ou des nuages interstellaires. Les données sur la spectroscopie vibrationnelle de ces ions sont ainsi indispensables pour mieux comprendre la dynamique et l'énergétique de ces milieux dilués.

Les spectroscopies de photoélectrons sont des méthodes de choix pour caractériser ces molécules et leurs états vibrationnels, mais sont souvent inopérantes lorsque la structure de la molécule neutre est très différente de celle de l'ion. Le Laboratoire Francis Perrin (URA 2453, CEA - CNRS) en collaboration avec l’équipe de Chimie Théorique du Laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME UMR 8208 CNRS, Univ Paris-Est Marne-La-Vallée) a participé à la mise au point d'une nouvelle méthode de spectroscopie permettant d'atteindre les données recherchées, difficilement accessibles par les méthodes usuelles.

 

26 novembre 2012

La dynamique des électrons au sein des atomes et des molécules est extrêmement rapide, typiquement de l'ordre de la centaine d'attosecondes (1 as=10-18 s). Les expériences de type pompe-sonde, où une première impulsion vient exciter le système et une seconde le sonder après un délai variable, peuvent permettre d'explorer cette dynamique, mais nécessitent des impulsions de lumière ultra-brèves, uniques et bien caractérisées à cette échelle de temps (gamme attoseconde). Depuis une dizaine d’années, d’importants efforts de recherche ont permis de générer et mesurer de telles impulsions. Une collaboration entre les chercheurs de l’IRAMIS et du Laboratoire d'Optique Appliqué (LOA) annonce la découverte d'un nouveau procédé d’une grande simplicité pour la génération d'une impulsion attoseconde unique [1], basé sur la génération d'harmoniques en présence d'une rotation ultrarapide du front d'onde de l'impulsion laser incidente. Il est ainsi possible aujourd'hui de disposer d'une source de lumière particulièrement bien adaptée aux expériences pompe-sonde permettant l'exploration de la dynamique électronique.

 

03 octobre 2012

La radiolyse est la dissociation de composés chimiques sous l'effet des rayonnements ionisants. La formation de radicaux qui en résulte entraine une suite de réactions chimiques qu'il faut connaitre, en particulier pour bien maitriser la tenue des matériaux, directement exposés au rayonnement, ou ainsi soumis aux radicaux et produits chimiques résultants de l'irradiation.

Par un dosage minutieux des produits de réactions formés au cœur d'un solide nanoporeux métallique de grande surface spécifique, il est notablement observé un renforcement des réactions de radiolyse à proximité immédiate de la surface solide. Ce résultat peut être étendu à des matériaux d’intérêt industriel, tels que les aciers utilisés dans l'industrie nucléaire.

 

01 octobre 2012

Si un aimant peut être "permanent", la dynamique des spins à l'origine de l'aimantation peut être ultra-rapide à l'échelle nanométrique, dans le domaine femtoseconde (10-15 s). Les possibilités actuelles de génération d’impulsions ultra-brèves dans le domaine X-UV  ouvrent de nouvelles perspectives pour les études dans ce domaine. Elles permettent en particulier d'observer, à cette échelle de temps et à des échelles spatiales de l'ordre de la longueur d'onde (< 100 nm), la réponse d'une structure nanométrique magnétique soumis à une stimulation externe. Il devient par exemple possible d'étudier la dynamique ultra-rapide de la perte d'aimantation sous l'effet d'une forte irradiation lumineuse, sur des échantillons magnétiquement nanostructurés (multicouches de cobalt– palladium). Ces études, réalisées par une collaboration de physiciens franciliens associés à des physiciens de l'Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), permettent de mieux comprendre la dynamique de spin, ouvrant ainsi la voie vers la réalisation de dispositifs magnétiques ultra-rapides.

 

06 août 2012

L'état électronique d'une molécule réagit très rapidement - à l'échelle de la femtoseconde (10-15 s), voire de l'attoseconde (10-18 s) - à toute perturbation telle qu'une excitation laser, une vibration qui modifie la position relative des noyaux atomiques qui la constitue, ou encore au cours d'une réaction chimique. Suivre en temps réel l'évolution des orbitales électroniques demande ainsi des techniques d'observation permettant d'atteindre cette résolution temporelle attoseconde.

Une telle sonde ultra-rapide est fournie par la réponse non linéaire de la molécule à un champ laser intense. Dans cette réponse, l’électron de valence peut être extrait de la molécule (avec une certaine probabilité d'ionisation), accéléré et "renvoyé" vers la molécule ionisée (recollision), où il peut se désexciter (recombinaison vers l’orbitale de valence), en émettant une impulsion intense de lumière UV attoseconde. De l’analyse complète de cette émission lumineuse (mesure de l'amplitude, phase et polarisation), il est possible de reconstruire le paquet d’ondes électronique dans les orbitales de valence avec une résolution spatiale subnanométrique et de suivre leur dynamique avec une résolution temporelle attoseconde.

 

21 mai 2012

Le stress oxydant subi par les divers éléments des cellules biologiques est un facteur important de leur vieillissement. Au-delà du métabolisme naturel, certains stress externes, tels que l'exposition aux UV, aux rayonnements ionisants, aux métaux lourds ou aux nanoparticules, conduisent à la formation d'espèces radicalaires qui sont l’élément déclencheur d'oxydation des composants cellulaires, en particulier les protéines.

Des chercheurs de la DSM (IRAMIS/SIS2M) et de la DSV (IBITECS) apportent un éclairage nouveau sur ces processus d’oxydation impliqués dans le stress oxydant et le vieillissement. Dans un article paru dans Angewandte Chemie [1], ils rapportent l'observation que les radicaux formés lors de l’oxydation des protéines n’étaient pas figés, mais pouvaient migrer entre acide aminés sur des distances nanométriques. Ils montrent ainsi le caractère non local des effets de la formation des espèces radicalaires, et plus particulièrement des conséquences des expositions aux radiations ionisantes.

 

03 avril 2012
Pour observer des phénomènes ultrarapides tels que le mouvement des électrons au sein de la matière, les chercheurs ont besoin de sources capables de produire des rayonnements lumineux extrêmement brefs et énergétiques. Si des dispositifs capables d’émettre des impulsions dans le domaine de l’attoseconde (10-18 seconde) existent déjà, de nombreuses équipes s’efforcent de repousser les limites de leur intensité et de leur durée.

 

15 novembre 2012

Stabiliser des gouttes d’huile dans l’eau n'est pas si simple, ces deux liquides ayant une tendance naturelle à se séparer afin de minimiser l'aire de leur interface de contact. Ceci est pourtant indispensable dans la vectorisation de certains médicaments, ou la réalisation de crèmes en cosmétique. Inversement, on peut aussi rechercher à empêcher la dissolution de particules actives et solubles dans un solvant. Dans ce cadre, la dispersion contrôlée de gouttelettes, stabilisées dans l’eau par des méthodes de nanostructuration, fait partie des approches possibles.

Des chercheurs du CEA, de l’ECE-Paris, du CNRS et de l’Université Paris-sud ont réalisé un travail innovant sur cette problématique, en explorant par des techniques de diffusion de neutrons, la distribution de gouttelettes au sien d'un colloïde, stabilisé de façon originale par l'association de deux principes : la dispersion de particules cristallisées en milieu organique, et leur stabilisation dans l’eau par un enrobage avec des particules d'argiles nanométriques. Ce travail présenté dans Soft Matter du 28 octobre 2012 ouvre de nouvelles perspectives d’applications susceptibles d’intéresser les entreprises pharmaceutiques ou de cosmétiques.

 

20 juin 2012

Comprendre l'origine des nouvelles supraconductivités est un enjeu majeur et incontournable pour le développement de ces matériaux et de leurs applications actuelles et futures. Antérieurs aux pnictures récemment découverts, les cuprates détiennent toujours le record de température pour la supraconductivité. Pour cette classe de matériau le magnétisme joue un rôle central dans le diagramme de phase qu'il faut donc explorer, en lien étroit avec les propriétés de supraconductivité.

Une collaboration de chercheurs allemands, chinois et français du laboratoire Léon Brillouin (LLB) ont exploré par diffusion de neutrons polarisés en spin le diagramme de phase magnétique de ces composés ainsi que les différents modes d'excitations magnétiques associés. L'ensemble des modes accessibles prédits par la théorie originale des boucles de courants de C. M. Varma, attribuant une cause magnétique à l'origine de la supraconductivité dans ces composés, ont ainsi été observés.

 

27 janvier 2012

Un des enjeux actuels de l’ingénierie moléculaire est le stockage de l’information à l'échelle de la molécule unique. Un point-clé dans ce domaine est la maîtrise des paramètres qui régissent l’anisotropie magnétique moléculaire. Entre autre, il est indispensable de comprendre les relations magnéto-structurales qui jouent un rôle essentiel dans cette anisotropie.

Les mesures macroscopiques de susceptibilité magnétique et d’aimantation ne donnent accès qu’au comportement global du matériau d’où la nécessité d’une méthode d’investigation au niveau microscopique. Une équipe du Laboratoire Léon Brillouin a montré que la diffraction de neutrons polarisés fournit un outil très performant pour l’étude de l’anisotropie magnétique dans le domaine du magnétisme moléculaire qui permet, grâce à l’approche des tenseurs locaux de susceptibilité magnétique, de visualiser les moments magnétiques sur chaque site atomique de la molécule.

 

23 octobre 2012

L'épuration d'effluents demande d'extraire de façon sélective, efficace, contrôlée et à moindre coût les ions dissous dans un solvant. L'équipe LCSI de l'IRAMIS propose le procédé SOLIEX, basé sur la fixation de molécules, offrant une très grande sélectivité dans la capture des ions cibles, sur des feutres de grande surface spécifique. De plus, la combinaison avec le procédé FAMOREC, précédemment inventé et breveté par la même équipe, permet une régénération électrique des filtres.

 

24 août 2012
Collaboration CEA-DSV/LCBM - CEA-LITEN - CEA-LETI et CEA-IRAMIS
Dans le cadre du développement de la filière énergétique hydrogène, la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau nécessite des catalyseurs efficaces. En remplacement du platine, rare et cher, des oxydes de cobalt ont été proposés. Par un traitement électrochimique simple, des catalyseurs à base de cobalt bon marché, efficaces et réversibles (capable de catalyser à la fois les réactions d'oxydation à l'anode et de réduction à la cathode) ont été obtenus.

 

12 décembre 2012

Les molécules ionisées interviennent dans beaucoup de réactions chimiques, et participent pour une part importante à la chimie de la très haute atmosphère ou des nuages interstellaires. Les données sur la spectroscopie vibrationnelle de ces ions sont ainsi indispensables pour mieux comprendre la dynamique et l'énergétique de ces milieux dilués.

Les spectroscopies de photoélectrons sont des méthodes de choix pour caractériser ces molécules et leurs états vibrationnels, mais sont souvent inopérantes lorsque la structure de la molécule neutre est très différente de celle de l'ion. Le Laboratoire Francis Perrin (URA 2453, CEA - CNRS) en collaboration avec l’équipe de Chimie Théorique du Laboratoire Modélisation et Simulation Multi Echelle (MSME UMR 8208 CNRS, Univ Paris-Est Marne-La-Vallée) a participé à la mise au point d'une nouvelle méthode de spectroscopie permettant d'atteindre les données recherchées, difficilement accessibles par les méthodes usuelles.

 

26 novembre 2012

La dynamique des électrons au sein des atomes et des molécules est extrêmement rapide, typiquement de l'ordre de la centaine d'attosecondes (1 as=10-18 s). Les expériences de type pompe-sonde, où une première impulsion vient exciter le système et une seconde le sonder après un délai variable, peuvent permettre d'explorer cette dynamique, mais nécessitent des impulsions de lumière ultra-brèves, uniques et bien caractérisées à cette échelle de temps (gamme attoseconde). Depuis une dizaine d’années, d’importants efforts de recherche ont permis de générer et mesurer de telles impulsions. Une collaboration entre les chercheurs de l’IRAMIS et du Laboratoire d'Optique Appliqué (LOA) annonce la découverte d'un nouveau procédé d’une grande simplicité pour la génération d'une impulsion attoseconde unique [1], basé sur la génération d'harmoniques en présence d'une rotation ultrarapide du front d'onde de l'impulsion laser incidente. Il est ainsi possible aujourd'hui de disposer d'une source de lumière particulièrement bien adaptée aux expériences pompe-sonde permettant l'exploration de la dynamique électronique.

 

01 octobre 2012

Si un aimant peut être "permanent", la dynamique des spins à l'origine de l'aimantation peut être ultra-rapide à l'échelle nanométrique, dans le domaine femtoseconde (10-15 s). Les possibilités actuelles de génération d’impulsions ultra-brèves dans le domaine X-UV  ouvrent de nouvelles perspectives pour les études dans ce domaine. Elles permettent en particulier d'observer, à cette échelle de temps et à des échelles spatiales de l'ordre de la longueur d'onde (< 100 nm), la réponse d'une structure nanométrique magnétique soumis à une stimulation externe. Il devient par exemple possible d'étudier la dynamique ultra-rapide de la perte d'aimantation sous l'effet d'une forte irradiation lumineuse, sur des échantillons magnétiquement nanostructurés (multicouches de cobalt– palladium). Ces études, réalisées par une collaboration de physiciens franciliens associés à des physiciens de l'Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), permettent de mieux comprendre la dynamique de spin, ouvrant ainsi la voie vers la réalisation de dispositifs magnétiques ultra-rapides.

 

06 août 2012

L'état électronique d'une molécule réagit très rapidement - à l'échelle de la femtoseconde (10-15 s), voire de l'attoseconde (10-18 s) - à toute perturbation telle qu'une excitation laser, une vibration qui modifie la position relative des noyaux atomiques qui la constitue, ou encore au cours d'une réaction chimique. Suivre en temps réel l'évolution des orbitales électroniques demande ainsi des techniques d'observation permettant d'atteindre cette résolution temporelle attoseconde.

Une telle sonde ultra-rapide est fournie par la réponse non linéaire de la molécule à un champ laser intense. Dans cette réponse, l’électron de valence peut être extrait de la molécule (avec une certaine probabilité d'ionisation), accéléré et "renvoyé" vers la molécule ionisée (recollision), où il peut se désexciter (recombinaison vers l’orbitale de valence), en émettant une impulsion intense de lumière UV attoseconde. De l’analyse complète de cette émission lumineuse (mesure de l'amplitude, phase et polarisation), il est possible de reconstruire le paquet d’ondes électronique dans les orbitales de valence avec une résolution spatiale subnanométrique et de suivre leur dynamique avec une résolution temporelle attoseconde.

 

03 avril 2012
Pour observer des phénomènes ultrarapides tels que le mouvement des électrons au sein de la matière, les chercheurs ont besoin de sources capables de produire des rayonnements lumineux extrêmement brefs et énergétiques. Si des dispositifs capables d’émettre des impulsions dans le domaine de l’attoseconde (10-18 seconde) existent déjà, de nombreuses équipes s’efforcent de repousser les limites de leur intensité et de leur durée.

 

19 octobre 2012

En biologie et médecine, l'histopathologie est l'évaluation clinique des tissus, pour laquelle la RMN, technique incontournable, permet de déterminer la structure chimique des prélèvements. L’enjeu est ici de trouver une instrumentation et une méthode de RMN pour l'analyse automatisée de la composition métabolique des très petites quantités de matière biologique. La spectroscopie RMN haute résolution en rotation à l’angle magique (HRMAS : High-Resolution Magic Angle Spinning) présente justement l'avantage de permettre l'analyse de très faibles quantités (10 mg) avec une grande sensibilité.

Au-delà de cette technique, les chercheurs du NIMBE ont proposé une méthode de mesure à base de micro-bobines tournantes (MACS : Magic-Angle Coil Spinning) [1], dont le développement a été poursuivi dans 2 directions :

  • l'évaluation du potentiel et des limites de la méthode pour l'étude clinique de biopsies
  • le développement d'une méthode de micro-fabrication automatisée de résonateurs MACS, indispensable pour la diffusion de la méthode et le contrôle des coûts.

 

03 octobre 2012

La radiolyse est la dissociation de composés chimiques sous l'effet des rayonnements ionisants. La formation de radicaux qui en résulte entraine une suite de réactions chimiques qu'il faut connaitre, en particulier pour bien maitriser la tenue des matériaux, directement exposés au rayonnement, ou ainsi soumis aux radicaux et produits chimiques résultants de l'irradiation.

Par un dosage minutieux des produits de réactions formés au cœur d'un solide nanoporeux métallique de grande surface spécifique, il est notablement observé un renforcement des réactions de radiolyse à proximité immédiate de la surface solide. Ce résultat peut être étendu à des matériaux d’intérêt industriel, tels que les aciers utilisés dans l'industrie nucléaire.

 

21 mai 2012

Le stress oxydant subi par les divers éléments des cellules biologiques est un facteur important de leur vieillissement. Au-delà du métabolisme naturel, certains stress externes, tels que l'exposition aux UV, aux rayonnements ionisants, aux métaux lourds ou aux nanoparticules, conduisent à la formation d'espèces radicalaires qui sont l’élément déclencheur d'oxydation des composants cellulaires, en particulier les protéines.

Des chercheurs de la DSM (IRAMIS/SIS2M) et de la DSV (IBITECS) apportent un éclairage nouveau sur ces processus d’oxydation impliqués dans le stress oxydant et le vieillissement. Dans un article paru dans Angewandte Chemie [1], ils rapportent l'observation que les radicaux formés lors de l’oxydation des protéines n’étaient pas figés, mais pouvaient migrer entre acide aminés sur des distances nanométriques. Ils montrent ainsi le caractère non local des effets de la formation des espèces radicalaires, et plus particulièrement des conséquences des expositions aux radiations ionisantes.

 

16 mai 2012

Des chercheurs du CEA [1] viennent de mettre au point une nouvelle approche pour découvrir des réactions chimiques inédites. Basée sur la miniaturisation des expériences et sur l’utilisation d’une nouvelle technique de criblage à haut débit [2], cette approche donne désormais la possibilité aux chercheurs d’effectuer jusqu’à 1000 expériences par jour contre une seule auparavant, et a ainsi conduit à la découverte de deux nouvelles réactions chimiques. Ces résultats constituent une première mondiale avec cette technologie. Ils ouvrent des perspectives dans de nombreux domaines de la chimie mais également de la biologie avec la découverte de combinaisons chimiques utiles pour la recherche fondamentale et pour le développement d’applications, notamment en imagerie ou en nano-biotechnologies.

Ces résultats viennent d’être publiés en ligne par la revue Angewandte Chemie International Edition.


[2] Criblage haut-débit : technique permettant d’identifier parmi une série d’expériences celle(s) ayant un résultat intéressant.

 

23 avril 2012
Savoir graver des nanostructures de manière simple et économique est un enjeu primordial en microélectronique ou pour de futures applications optiques. Les nanostructures obtenues par auto-assemblage de molécules permettent d’atteindre aisément les résolutions souhaitées (~ qques 10 nm), mais il faut savoir maitriser leur orientation et éliminer les nombreux défauts inhérents à ce type d'organisation spontanée. Pour les structures obtenues par séparation de phases de copolymères diblocs, ces objectifs peuvent être atteints en contraignant une mince couche de copolymères par impression avec un moule nanostructuré. Cette méthode simple et les principes qui la fondent viennent d’être publiés dans Advanced Materials.

 

07 février 2012

La synthèse de produits chimiques organiques repose à plus de 95% sur l’utilisation de matières fossiles, telles que les hydrocarbures ou le charbon, comme source de carbone. Alors que ces ressources sont destinées à s’amenuiser, le recyclage de déchets chimiques devient une priorité pour assurer une industrie durable.

Une équipe du CEA et du CNRS a relevé ce défi en recyclant deux déchets dans une même réaction : le CO2 et le PMHS (Poly-methyl-hydro-siloxane, un sous-produit de l’industrie des silicones). Pour la première fois, ces deux molécules sont valorisées à travers une réaction classique de l’industrie chimique, la formylation des amines, et pourront remplacer avantageusement les réactifs pétrochimiques usuels (monoxyde de carbone, acide formique et formiate de méthyle). Ces travaux font l’objet d’une publication dans le Journal of the American Chemical Society.

20 novembre 2012

Tout objet dans un état de superstition d'états quantiques mais non isolé, perd sa cohérence (décohérence quantique) et seuls les états observables macroscopiquement sont finalement observables.

Des chercheurs du SPEC ont réussi pour la première fois à contrôler la cohérence quantique des électrons d'un conducteur (quasi-particules) en présence d'un champ magnétique intense (8 Teslas, i.e. en régime d'effet Hall quantique entier). Les longueurs de cohérence quantique ont pu être augmentées d'un facteur deux en modifiant le couplage du conducteur quantique avec son environnement, grâce à des grilles de polarisation judicieusement placées.

Le contraste des franges d'interférences en sortie d'un interféromètre électronique est un bon reflet de cette cohérence. Cette expérience a ainsi permis de comprendre la dépendance de la visibilité des interférences quantiques en fonction de l'énergie des électrons injectés.


Une des questions au coeur de la physique fondamentale des conducteurs quantiques est de déterminer à quel point les quasi-particules d'un conducteur se comportent comme des particules libres sans interaction. Un outil très utile à la compréhension de l'interaction d'une quasi-particule avec son environnement est de déterminer sa longueur de cohérence, c'est à dire la distance sur laquelle une quasi-particule perd sa cohérence quantique, reflet de ses propriétés ondulatoires.

25 juin 2012

La turbulence d'un liquide conducteur permet l'émergence spontanée d'un champ magnétique par effet dynamo. Nous présentons la première mise en évidence expérimentale d’un champ magnétique spatialement localisé, engendré par cet effet dynamo.

Ce résultat a été obtenu dans l’expérience VKS (Von Karman Sodium), dans laquelle du sodium fondu est agité par 2 turbines. L'effet est observé lorsque celles-ci tournent à des vitesses de rotation légèrement différentes au-delà d’un seuil critique. Cette localisation forte du champ magnétique, déjà observée dans les dynamos astrophysiques, est en bon accord avec la prédiction d’un modèle couplant des modes magnétiques dipolaire et quadripolaire.  

 

22 mars 2012
Yutaka Sumino 1, Ken H. Nagai2, Yuji Shitaka3, Dan Tanaka4, Kenichi Yoshikawa5, Hugues Chaté6 and Kazuhiro Oiwa3,7

(french version English version)

L'émergence d'un ordre au sein d'une assemblée d'objets en interaction est toujours fascinante à étudier. L'observateur est alors face à de nombreuses questions sur l'origine profonde de cet ordre et les conditions de son apparition. Il est ainsi observé l'apparition de mouvements collectifs à deux dimensions de filaments polymériques déplacés par des moteurs moléculaires. Par une étude statistique du phénomène, il a été possible de remonter aux interactions élémentaires à l'échelle moléculaire responsables de cette organisation. Ce résultat, publié dans la revue Nature, montre que, dans le cas présent d'objets biologiques, des interactions locales simples peuvent être à l'origine de phénomènes émergeants complexes.

 

13 mars 2012
Les matériaux fragiles comme le verre se cassent par propagation de fissures. Pour prévoir leur comportement à la rupture il faut notamment connaître l'énergie mécanique dépensée et la vitesse d'avancée de la fissure et comprendre les facteurs dont elles dépendent. Jusqu’à présent un consensus s'était établi pour une vitesse limite de l'ordre de la vitesse des ondes acoustiques de surface dans le matériau (vitesse de Rayleigh). Des chercheurs des laboratoires SVI (CNRS- St Gobain) et LTDS-Lyon associés au CNRS, et de l'IRAMIS/SPCSI du CEA, viennent de démontrer que cette vitesse limite est en fait 4 fois plus faible ! Les ruptures plus rapides sont possibles du fait de la rencontre de multiples micro-fissures prenant naissance au niveau des défauts du matériau. Ce résultat est l'objet d'un article publié dans PNAS.

 

12 mars 2012

La réalisation de composants électroniques à base de graphène est aujourd'hui un défi technologique plein de promesses, puisque l'on peut espérer bénéficier de la mobilité électronique exceptionnelle au sein de ce matériau, constitué d'un seul plan atomique d'atomes de carbone. Autre défi, la réalisation de composants électroniques organiques (électronique "souple"), permettant la réalisation de composants de haute performance à bas coût. A la convergence de ces 2 objectifs, l'équipe du LEM de l'IRAMIS/SPEC, en collaboration avec l'IEMN (Lille) et l'Université Northwestern (Depts. Mat Science and Enginering / Chemistry, Illinois, USA) a élaboré un nouveau procédé original de réalisation de transistors haute fréquence (GHz) basé sur une technique d'impression utilisant du graphène en suspension dans l'eau, stabilisée par des tensioactifs.

 

07 février 2012

La synthèse de produits chimiques organiques repose à plus de 95% sur l’utilisation de matières fossiles, telles que les hydrocarbures ou le charbon, comme source de carbone. Alors que ces ressources sont destinées à s’amenuiser, le recyclage de déchets chimiques devient une priorité pour assurer une industrie durable.

Une équipe du CEA et du CNRS a relevé ce défi en recyclant deux déchets dans une même réaction : le CO2 et le PMHS (Poly-methyl-hydro-siloxane, un sous-produit de l’industrie des silicones). Pour la première fois, ces deux molécules sont valorisées à travers une réaction classique de l’industrie chimique, la formylation des amines, et pourront remplacer avantageusement les réactifs pétrochimiques usuels (monoxyde de carbone, acide formique et formiate de méthyle). Ces travaux font l’objet d’une publication dans le Journal of the American Chemical Society.

 

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