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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants 2016

02 octobre 2016

L'analyse de larges quantités de données ou d'images, le développement des véhicules autonomes, les progrès de la robotique ou des biocapteurs, changent nos attentes vis-à-vis des puces électroniques. Si le calcul haute-précision, idéalement réalisé par les microprocesseurs conventionnels, reste incontournable, d'autres fonctionnalités sont de plus en plus recherchées, telles que les fonctions de classification. Pour celles-ci les algorithmes de type "réseaux de neurones artificiels" (ANNs) sont mieux adaptés. Ils sont aujourd'hui implémentés de façon logicielle sur des processeurs conventionnels, mais de nouvelles puces électroniques spécifiquement conçues pour ce mode de traitement de l'information permettraient d'accélérer considérablement l'analyse des données, tout en réduisant la consommation énergétique. Ces nouveaux processeurs peuvent être fabriqués à partir de la technologie silicium classique. Cependant l'une de leurs fonctions clés (coder l'intensité des connexions entre neurones) requiert une très grande quantité de mémoire non-volatile qui pourrait être plus efficacement réalisées par des mémoires résistives analogiques : des "memristors". Si de nombreux types de memristors sont à l'étude (mémoires à changement de phase, Ox-RAM, CB-RAM, etc.) aucun n'est idéalement adapté à l'application analogique visée.

Une collaboration CEA-IEF a réalisé un nouveau type de mémoires résistives analogiques organiques basées sur l'électro-greffage de molécules redox au sein de jonctions métal/organique/métal. Ces dispositifs sont intégrés en tant que synapses dans un prototype élémentaire de circuit capable d'apprendre sa fonction, selon deux règles d'apprentissage. La caractérisation des imperfections des synapses a servi de base à d'importants efforts de simulation, montrant l'effet de leur variabilité sur l'efficacité d'apprentissage du circuit. Le potentiel de cette approche est également évalué par simulation pour la réalisation de fonctions complexes comme la reconnaissance d'écriture manuscrite.

12 avril 2016

Pour atteindre des niveaux ultimes d'intégration à l'échelle nanométrique, de nouveaux matériaux moléculaires sont développés pour le stockage de l’information et la spintronique. L'étude de leur élaboration et leur caractérisation, en particulier celle du contrôle de leur anisotropie magnétique, sont alors essentiels.

Peu de techniques expérimentales permettent d’accéder à l’anisotropie locale et à sa corrélation avec la structure moléculaire. Des chercheurs du Laboratoire Léon Brillouin (CNRS / CEA-Saclay), en collaboration avec des équipes de l’Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM) et de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes, ont montré que la diffraction de neutrons polarisés permet une corrélation directe entre l’anisotropie magnétique locale et la structure de complexes moléculaires d’ions de transition. Ceci fournit un test crucial pour la prédiction de l’anisotropie magnétique par les méthodes de chimie quantique.

 

23 mars 2016

Il est fascinant de pouvoir aujourd'hui construire des dispositifs (capteurs, dispositifs opto-électroniques, réalisation de qubits, …) dont le comportement quantique se manifeste à notre échelle. Pour aller au-delà, il faut réaliser chacune des fonctions nécessaires à la manipulation des objets quantiques, puis savoir les interconnecter, pour observer leur comportement et permettre le traitement de l'information quantique. Dans ce domaine, un enjeu fort aujourd’hui : identifier de nouveaux matériaux, où l’information quantique pourrait être traitée sur des dimensions macroscopiques. Pour ceci, le graphène est un bon candidat, au sein duquel il doit être possible de préserver la cohérence quantique à travers un système étendu.

Ainsi, une collaboration, entre des chercheurs du groupe de Nanoélectronique du SPEC et des chercheurs de NTT-BRL au Japon, montre qu'il est possible de réaliser une lame semi-réfléchissante, permettant de séparer et transmettre selon deux directions distinctes une même fonction d'onde électronique. Par l’application d’un fort champ magnétique perpendiculaire et l’utilisation de grilles électrostatiques, il est en effet possible de contrôler les trajectoires électroniques dans un plan de graphène nanostructuré, de manière à partitionner les électrons au niveau d’une jonction p-n.

Les chercheurs de la collaboration vont maintenant implémenter ces jonctions p-n, équivalent électronique d’une lame semi-réfléchissante, dans des expériences d’optique quantique électronique, où les électrons sont manipulés de manière analogues aux photons dans les fibres optiques, ceci afin de mieux comprendre les propriétés quantiques du transport électronique dans le graphène.

 

21 février 2016

Les recherches sur les propriétés optiques des objets nanométriques de métaux nobles sont aujourd'hui très actives. En effet, si leur taille est très inférieure aux longueurs d'onde de la lumière visible, leurs électrons développent des oscillations à la fréquence de la lumière (modes plasmons). On obtient ainsi un couplage direct entre les oscillations électroniques de courte longueur d'onde au sein des nanostructures et les ondes électromagnétiques, reçues ou émises. L'effet est d'autant plus intense, que l'on sait optimiser les effets d'antenne.

Ces propriétés sont fortement influencées par la forme des objets : anisotropie de forme, effets de pointe... Le façonnage de la matière à l'échelle nanométrique par faisceau d'ions est ainsi une technique intéressante car elle permet de réaliser au cœur d'un substrat irradié, des nano-objets filaires dont on peut contrôler l'orientation spatiale.La maîtrise des procédés de fabrication par irradiation ouvre une voie pour l'élaboration de matériaux nano-composites, premier pas vers la réalisation de composants "optique" à l’architecture tridimensionnelle.

Une collaboration entre le LSI, l'Université de Tampere (Finlande), le LPS et le LPN montre que ces équipes ont aujourd'hui une parfaite maitrise de la réalisation de réseaux ordonnés de nanofils. Ils ont notamment caractérisé l'évolution angulaire de la génération de second harmonique des nano-antennes d'or individuelles, réalisées par irradiation ionique et intégrées dans une matrice diélectrique.

 

15 février 2016

L’émission spontanée de rayonnement est l’un des mécanismes fondamentaux par lesquels un système quantique excité retourne à l’équilibre. Dans l’espace libre, le taux d’émission spontanée, pour le retour de spins excités vers leur état fondamental, est cependant extrêmement faible (un photon émis tous les 30 000 ans !).  Le temps de relaxation T1 de retour des spins à l’équilibre peut alors devenir excessivement long à basse température, rendant de nombreuses mesures tout simplement impossibles. En 1946, Purcell réalisa que la probabilité d’émission spontanée peut être fortement augmentée si un système quantique est placé dans une cavité accordée à sa fréquence de résonance [1]. Dans un article publié par la revue Nature [2]., une collaboration CEA / LCN / Université de Berkeley rapporte la première application de cet "effet Purcell" à des spins électroniques dans les solides. En couplant le spin de donneurs dans le silicium à une cavité micro-onde supraconductrice de facteur de qualité élevé et de faible volume de mode, les auteurs atteignent le régime où l’émission spontanée constitue le mode dominant de relaxation. Cela se traduit par une diminution de 3 ordres de grandeur du temps de relaxation - de 1 000 s à 1 s - lorsque la fréquence de résonance des spins est accordée à résonance avec la cavité, prouvant ainsi que la relaxation de spin peut être contrôlée à la demande.

Les applications de cs résultat sont à chercher du côté de la résonance paramagnétique électronique (RPE) et de l’information quantique. En RPE, le contrôle de la relaxation de spin par la cavité devrait résoudre le problème des temps de relaxation excessivement longs à basse température, et aussi ouvrir la voie à de nouveaux protocoles de polarisation dynamique de spin nucléaire . En information quantique, ces résultats constituent un pas important vers le couplage cohérent d’un spin à des photons micro-ondes, qui pourrait mener à plus long terme vers le développement d’un futur processeur quantique basé sur des spins individuels.

 

24 janvier 2016

Un nombre croissant d’applications industrielles ou scientifiques nécessitent de fortes puissances laser dans différentes gammes de longueurs d’onde, notamment dans le proche et moyen infra-rouge ainsi que dans le visible. Les sources laser à fibre dopée sont des systèmes robustes et efficaces qui allient une puissance élevée à une très bonne cohérence spatiale. La spectaculaire montée en puissance de ces sources ces dernières années se limite néanmoins à quelques longueurs d’onde situées entre 1 μm et 2 μm. L'équipe LIOA du laboratoire CIMAP, en collaboration avec l’entreprise Ixfiber*, a développé une source laser à fibre accordable en longueur d’onde entre 872 nm et 936 nm et  délivrant jusqu’à 22W de puissance de sortie. Ces résultats constituent un record dans ce domaine de longueur jusqu’alors peu exploré.

 

30 décembre 2016

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse puissante mais peu sensible. Des enjeux majeurs en analyse chimique (détection de produits en très faibles concentrations ou étude des effets isotopiques, notamment) incitent à rechercher de nouvelles méthodes pour détecter et séparer les signaux faibles des composantes principales du signal.

Pour ceci, une approche existe : au lieu d'appliquer une impulsion radiofréquence pour exciter le système, il est possible d'analyser l'autocorrélation du bruit du signal aux bornes de la bobine radiofréquence de détection RMN, qui est, par construction, fortement couplée avec les spins de l'échantillon à analyser. Dans le cadre d'un travail collaboratif avec une équipe de l'Université Johannes Kepler de Linz (Autriche), financée par une subvention conjointe ANR-FWF, une nouvelle théorie générale de ce type de détection a pu être établie, et montre la forte amélioration de sensibilité permise par la technique.

De plus, l'existence d'une signature spectrale due à l'inhomogénéité du champ magnétique statique est démontrée et elle fournit aussi une référence pour le déplacement chimique, non affectée par le couplage non linéaire entre l'aimantation de l'échantillon et la bobine de détection. Cette capacité de détection améliorée a pu être appliquée aux mesures d'effets isotopiques secondaires [1].

 

07 avril 2016

Pour enrichir les graines en éléments nutritifs et donc minimiser les carences nutritionnelles en Zinc dans le monde, des scientifiques travaillent sur des solutions dites de biofortification. Dans un article paru dans Nature Plants, deux communautés de chercheurs ont allié leurs compétences en biologie moléculaire et en spectroscopie pour identifier les gènes impliqués dans le transfert du zinc de la plante-mère aux graines consommables. Une première étape indispensable vers la biofortification.

03 février 2016

La recherche de biomarqueurs volatils en vue d’un diagnostic non-invasif de pathologies telles que le cancer ou de maladies infectieuses comme la tuberculose, est un enjeu médical majeur. Dans le cadre du projet COVADIS, l’équipe Capteurs Chimiques d’IRAMIS/NIMBE/LEDNA, en collaboration avec BioMérieux et IRAMIS/LYDIL, a exploré la possibilité de détecter un marqueur spécifique de la tuberculose active, l’acide nicotinique, présent chez les patients infectés par Mycobacterium tuberculosis. Le défi est de trouver une méthode d’analyse simple et peu coûteuse pouvant rivaliser avec la méthode d’amplification de l’ADN recommandée par l’Organisation Mondiale de la Santé, mais qui reste chère pour les pays pauvres malgré un coût négocié.

La molécule-sonde choisie est un sel de lanthanide, le nitrate de terbium, Tb(NO3)3, dont la luminescence dans le domaine visible est exaltée en présence d’acide nicotinique. Ce dernier forme avec le sel de terbium un complexe stable et joue le rôle d’antenne pour absorber efficacement les photons d’excitation et transférer l’énergie d’excitation vers l’ion lanthanide qui luminesce intensément. Pour s’affranchir de l’interférence des autres métabolites présents dans le condensat d’haleine, qui diminue l’intensité de luminescence, les chercheurs exploitent la différence de volatilité entre ces interférents et l’acide nicotinique. Le piégeage des composés volatils par des éponges nanoporeuses permet de recouvrer la luminescence intense des complexes de terbium signalant la présence d’acide nicotinique.

La simplicité de la méthode et son coût modique, comparé à la méthode d’amplification de l’ADN, fait de la détection de métabolites volatils une voie particulièrement prometteuse pour le diagnostic non-invasif de la tuberculose.

18 juillet 2016

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.

 

23 janvier 2016

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.

 

23 novembre 2016

Des polymères utilisés dans divers secteurs de l’industrie électronucléaire sont susceptibles d’être conditionnés en tant que déchets de moyenne activité à vie longue (MA-VL) en "fin de vie". Au sein des colis de déchets, ils seront alors soumis à des rayonnements ionisants sur des temps longs. Dans ces conditions, le vieillissement de ces matériaux conduit à l'émission d'hydrogène, dont le risque doit être maitrisé.

L'étude réalisée par l'équipe du CIMAP sur des films de polyéthylène (PE) montre que le rendement de production de l'hydrogène G(H2) diminue rapidement avec la dose. Cette évolution est liée à un piégeage de l'énergie déposée, par les défauts radio-induits et la contribution de chaque type de défauts dans le processus a pu être quantifiée. Cette mesure a été possible grâce à l’étude du comportement sous rayonnements ionisants de polymères spécifiques, synthétisés en collaboration avec l’équipe du Pr. Visseaux à l’USCL à Lille, contenant un unique type de défaut, inséré de manière régio-sélective et avec une concentration maîtrisée.

18 janvier 2016

La preuve de l’existence de quasiparticules fractionnaires est l’une des découvertes importantes de ces dernières années. Elles ont par exemple été mises en évidence dans les gaz d’électrons 2D où des expériences d’effet Hall montrent que le courant électrique observable peut être porté par des excitations électroniques élémentaires de charge fractionnaire e/3. De tels effets se rencontrent aussi dans les chaines de spin 1D, où les excitations de spin 1, appelées magnons, se scindent en deux "sous-particules" émergentes de spin 1/2. Une collaboration entre notre équipe du laboratoire Léon Brillouin, de l’Institut Néel et de l’Université de Warwick, a mis en évidence par diffusion de neutrons au sein d'une céramique Nd2Zr2O7, un nouvel effet de ce type, appelé  "fragmentation du spin".

 

10 octobre 2016

Parmi les enjeux importants d'une bonne maitrise de la conductivité thermique des matériaux, on peut citer : la réduction de l’échauffement des circuits électroniques, ou, dans le domaine des sources d'énergies alternatives, la thermoélectricité, procédé qui permet de récupérer sous forme électrique, la chaleur traversant un matériau.

Pour optimiser le facteur de mérite d'un dispositif thermoélectrique, la conductivité électrique doit être la meilleure possible et la conductivité thermique minimale. Pour aller dans ce sens, une voie proposée est la nanostructuration des matériaux avec, par exemple, une réduction de la taille des grains cristallographiques.

Une collaboration, rassemblant des chercheurs du LSI, de l'IMPMC et du Dipartimento di Fisica (Univ. La Sapienza, Rome), a abordé ce problème par des calculs ab-initio et des méthodes avancées de résolution de l’équation de transport de Boltzmann pour les phonons, dans le bismuth. Les résultats montrent une dépendance en température de la conductivité thermique en excellent accord avec les rares expériences disponibles. Ils montrent que la nanostructuration est un moyen très efficace de contrôler la diffusion des phonons, porteurs de la chaleur, par interaction avec les bords de la structure, et du fait de l'interaction phonon-phonon.

En contrôlant ces deux effets, une stratégie de réduction de la conductivité thermique dans le bismuth, matériau de choix pour les applications thermoélectriques, peut être proposée.

18 mai 2016

Le soleil apparait à ce jour comme la source d’énergie à la fois inépuisable et gratuite qu'il faut cependant réussir à capter efficacement. Les différentes générations de cellules photovoltaïques ont permis une amélioration progressive des coûts et/ou des rendements [1]. Parmi les dispositifs efficaces émergents, on peut retenir les cellules sensibilisées à colorant qui reposent généralement sur une couche poreuse de dioxyde de titane (TiO2) qui améliore le contact électrique et évite la recombinaison des charges. Une voie étudiée pour l’optimisation de cette couche est l’utilisation de nanoparticules dopées à l’azote.

Le procédé pour élaborer le dispositif à partir des nanoparticules requiert de nombreuses étapes de mise en forme, traitements chimiques de passivation, recuits,… On peut ainsi se demander si les propriétés observées au niveau de la cellule reflètent ou pas les propriétés du matériau initial. Dans le cadre d’une collaboration européenne (CEA – NIMBE à Saclay, XLIM - Limoges, LCP - Orsay, Institut des nanosciences de Jyväskylä (Pologne), et Institut Laser à Bucarest), des nanoparticules ont été synthétisées et leurs propriétés ont été caractérisées à diverses étapes du procédé de fabrication : particules, électrodes (couches minces après traitement thermique) jusqu'à la cellule finale (passivation, infiltration de colorant) [2]. Des techniques de caractérisation complémentaires prouvent que l’efficacité de la cellule est le reflet direct du produit initial, mais que si l’azote se positionne en surface du TiO2 dopé, il est nuisible à l’efficacité du dispositif.

19 avril 2016
Groupe Modélisation et Théorie
Les performances grandissantes des microprocesseurs cachent un problème de taille : les pertes dissipées par effet Joule sous forme de chaleur. En plus de l’énergie perdue considérable qu’elles représentent, elles peuvent entraîner une surchauffe et endommager le matériel. Dans ce contexte, il est devenu important de mieux comprendre les échanges de chaleur à l’échelle micrométrique. Dans une série de trois articles récemment publiés dans Physical Review B, Physica E et Physical Review Applied, des théoriciens du SPEC ont exploré de nouvelles pistes pour refroidir localement des points chauds ou à l’inverse, pour convertir une partie de la chaleur perdue en électricité utile. Leurs travaux exploitent les effets thermoélectriques dans un régime où électrons et phonons sont fortement couplés.

 

24 février 2016

Comprendre comment les électrons émis lors de la décharge d’une batterie interagissent avec l’électrolyte est indispensable pour mieux appréhender les causes de leur vieillissement. Les chercheurs du Laboratoire de chimie-physique (CNRS/Université Paris-Sud) et du laboratoire Nanosciences et innovation pour les matériaux la biomédecine et l'énergie (CNRS/CEA) ont utilisé la radiolyse impulsionnelle picoseconde pour étudier la formation des électrons solvatés et leur interaction avec les carbonates de l’électrolyte. Ils ont mis en évidence un comportement particulier dans le cas du carbonate de propylène cyclique par rapport aux espèces non cycliques (linéaires). Ces travaux font l’objet d’une publication dans le Journal of Physical Chemistry Letters.

 

07 juillet 2016

Du fait de leur propriété émissive, les fibres actives dopées par des éléments "terre rare" sont aujourd'hui de plus en plus utilisées pour la réalisation de lasers à fibre. Cependant, les pertes de performance induites par leur photo- ou radio-noircissement incitent à réaliser des études approfondies pour comprendre le rôle des défauts ponctuels associés et leur origine.

Les processus de photo-noircissement sous éclairement intense sont similaires à ceux que l'on trouve lors du radio-noircissement en milieu hostile (spatial ou milieu radioactif). Les chercheurs du LSI, par des expériences in situ sur le tout nouveau dispositif de photoluminescence en ligne sur l'accélérateur d'électrons SIRIUS, ont pu mettre en évidence l’émission d’ytterbium divalent Yb2+ dans des préformes de fibres dopées Yb, noircies sous le faisceau d’électrons. De façon plus approfondie, ils montrent que le mécanisme de radio-noircissement est basé sur l’association de la forme réduite Yb2+ de la terre rare, aux défauts de type AlOHC ((Aluminium Oxygen Hole Center). Ces résultats montrent que la terre rare sous sa forme divalente joue effectivement un rôle dans le noircissement des fibres, en favorisant et stabilisant les défauts liés à la présence de l'aluminium. Cette compréhension du mécanisme de noircissement des fibres actives donne ainsi les bonnes pistes pour améliorer leurs performances.

 

25 mars 2016

Le stockage des déchets radioactifs à vie longue est un des enjeux majeurs de la filière nucléaire. Pour ce faire, les éléments radioactifs sont vitrifiés, au sein d'une matrice de verre placée dans un conteneur en acier. Il est ainsi nécessaire de comprendre la dégradation du verre en présence des produits de corrosion de l'enveloppe métallique. Pour ceci, des expériences sont réalisées en laboratoire autour de systèmes modèles, où le verre nucléaire est mis en contact avec des produits synthétisés de corrosion du fer.

Cependant, du fait des durées de stockage considérées, le verre sera en présence de produits de corrosion qui se sont formés au cours des siècles. Afin de se rapprocher au mieux de cette situation, les équipes du LAPA (Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération) et du LCLT (Laboratoire d’Etude du Comportement à Long Terme des matrices de confinement) ont eu l'idée d'étudier la dégradation du verre en présence de produits de corrosion prélevés sur des objets archéologiques corrodés sur plusieurs centaines d’années, dans des conditions anoxiques proches de celles du stockage.

L'étude confirme l'influence du fer sur l'altération du verre. Elle met également en évidence des différences dans les processus d’altération en fonction de la nature des produits de corrosion : avec les produits archéologiques, les effets d'altération du verre sont très atténués ou différent des effets obtenus avec des produits synthétisés en laboratoire. Cette étude permet enfin de pister la migration du fer dans le système, à la fois dans la pellicule d’altération du verre et lors de la précipitation de phases secondaires, le fer jouant le rôle de "pompes à silicium". Ces données sont cruciales pour la modélisation du comportement du verre sur le très long terme pour une meilleure maîtrise du stockage profond des déchets.

24 février 2016

Comprendre comment les électrons émis lors de la décharge d’une batterie interagissent avec l’électrolyte est indispensable pour mieux appréhender les causes de leur vieillissement. Les chercheurs du Laboratoire de chimie-physique (CNRS/Université Paris-Sud) et du laboratoire Nanosciences et innovation pour les matériaux la biomédecine et l'énergie (CNRS/CEA) ont utilisé la radiolyse impulsionnelle picoseconde pour étudier la formation des électrons solvatés et leur interaction avec les carbonates de l’électrolyte. Ils ont mis en évidence un comportement particulier dans le cas du carbonate de propylène cyclique par rapport aux espèces non cycliques (linéaires). Ces travaux font l’objet d’une publication dans le Journal of Physical Chemistry Letters.

 

12 août 2016

L'énergie mécanique injectée dans un fluide visqueux se dissipe sous forme de chaleur par l'effet de la viscosité. Cette conversion est extrêmement complexe, et s’opère via des mouvements tourbillonnants sur une large gamme d’échelles. Les physiciens pensent que ce processus est bien décrit par les équations de Navier-Stokes. Si ces équations semblent bien décrire les mouvements des fluides, les mathématiciens, eux, ont des doutes concernant leur validité : ces équations sont-elles bien posées ? Leur solution est-elle unique ? Ne pourraient-elles receler des singularités, pour lesquelles la vitesse deviendrait localement spontanément infinie ? Et avec quelles conséquences sur la dissipation d’énergie ?

L'équipe SPHYNX du SPEC, apporte une première réponse expérimentale à certaines de ces questions en utilisant un dispositif expérimental permettant de mesurer localement, et avec une très grande précision, la vitesse du fluide et donc les transferts d’énergies jusqu'à l’échelle où la viscosité opère. On observe l'émergence d’événements intenses de dissipation d’origine non-visqueuse, qui pourraient être associés aux singularités mathématiques recherchées par les mathématiciens. Ce résultat impose de fortes contraintes sur la taille des échelles à résoudre pour espérer effectuer une simulation fidèle des fluides réels et pourrait bouleverser certaines méthodes numériques.

01 juin 2016

Les verres forment l’essentiel de nos matériaux du quotidien, et prennent une place croissante dans les technologies modernes (fibres optiques, etc…). Pourtant leur mécanisme de formation reste une énigme : certaines théories décrivent les verres  comme de simples liquides hyper visqueux ; d’autres en revanche affirment que ce  sont de vrais solides, avec un ordre thermodynamique sous-jacent très subtil appelé "ordre amorphe", auquel correspond une minimisation locale de l'énergie.

Notre collaboration entre quatre laboratoires vient de montrer que l’on peut trancher cette controverse par des mesures de susceptibilités électriques non linéaires du 3ème et du 5ème ordre [1]. En réalisant ces expériences, qui sont une première du genre, on montre qu'un ordre amorphe existe bien dans les verres. La transition entre l'état liquide et l'état vitreux correspond à une nouvelle classe d’universalité de phénomènes critiques, où les domaines amorphes qui s'ordonnent sont compacts.

 

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