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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants 2008

19 décembre 2008
H. le Sueur, P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, and D. Esteve

Les éditeurs de la revue "Physical Review Letters" ont récemment  attribué le label "Editor's suggestion" à un article du groupe  Quantronique du SPEC (Service de Physique de l'Etat Condensé): Phase Controlled Superconducting Proximity Effect Probed by Tunneling Spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 197002".  Par ce label les éditeurs souhaitent mettre en avant un petit nombre  d'articles qu'ils considèrent comme particulièrement clairs et  susceptibles d'intéresser des lecteurs en dehors de leur spécialité.

Cet article permet de donner pour la première fois une vue élégante, claire et complète de  "l'effet de proximité supraconducteur". Cet effet se produit aux  interfaces entre métaux supraconducteur (S) et métaux résistifs  "normaux" (N), où la supraconductivité peut "contaminer" localement  le métal normal et le rendre non résistif.

05 décembre 2008

Communiqué de presse commun CEA-CNRS

Les molécules qui constituent un fluide sont tellement petites et nombreuses qu’à notre échelle nous pouvons considérer les fluides comme des milieux continus. En est-il de même lorsque ces mêmes fluides circulent dans des canaux dont le diamètre n’excède pas quelques tailles moléculaires ? Des physiciens de Rennes (IPR), Saarbrücken, Saclay (Iramis/LLB) et Grenoble (ILL) ont ainsi montré que certains fluides constitués de molécules allongées, dites mésogènes, ne présentent plus les mêmes propriétés physiques si le diamètre du tube dans lequel on les place est de l’ordre de 10 nanomètres, soit trente fois le diamètre de ces molécules.

Pour effectuer ces expériences, les physiciens ont utilisé des canaux de plusieurs centaines de micromètres de longs, mais seulement 8 nm de diamètre, obtenus par attaque électrochimique de feuilles de silicium. Après oxydation de ces matériaux, ils ont obtenu des membranes de silice, parfaitement transparentes et percées d’une assemblée de nanocanaux. Par des mesures optiques, ils ont suivi les orientations préférentielles de molécules mésogènes, confinées par imprégnation dans les canaux. Ces molécules, impliquées dans la plupart des applications des cristaux liquides, s’alignent spontanément entre elles en dessous d’une température bien précise alors que leur orientation est quelconque au dessus de cette température. En outre, des mesures de diffusion des neutrons faites au LLB et à l'ILL, ont montré que dans un canal, les mouvements de rotation et de translation des molécules sont modifiés et dépendent de manière importante de l’endroit précis de l’échantillon où se place la molécule. Ces modifications devraient avoir un effet important sur la viscosité du fluide et ses propriétés de transport.

Les résultats de cette étude font l’objet de deux publications dans les revues Physical Review Letters et Physical Review E, Rapid Communication.

17 novembre 2008

Les chercheurs du LLB viennent de publier en 2008 plusieurs articles dans les prestigieuses revues Science [1-2] et Nature [3]. Ces résultats montrent toutes les potentialités des techniques de diffraction de neutrons à la pointe des études sur les nouveaux matériaux.

20 octobre 2008
Fabien Quéré et le Groupe Physique à Haute Intensité (PHI) - IRAMIS – Service des Photons, Atomes et Molécules (SPAM)

Depuis l'invention du laser on cherche à obtenir des faisceaux de longueur d'onde de plus en plus courte, dans le domaine des rayons X. Une des manières de produire du rayonnement XUV est de focaliser un laser intense dans un milieu matériel. Celui-ci réagit à la très forte sollicitation extérieure de manière non-linéaire, ce qui se traduit par l’émission d’harmoniques d’ordres élevés de la fréquence fondamentale excitatrice.

On  utilise depuis une quinzaine d’années des systèmes atomiques ou moléculaires pour jouer ce rôle de convertisseur de fréquence. C’est la génération d’harmonique dans les gaz (voir le fait marquant du 13 mai 08 : "Des molécules pour contrôler les impulsions lumineuses à l'échelle attoseconde"). Ces harmoniques ont des propriétés temporelles et spatiales particulièrement intéressantes qui se traduisent dans le domaine temporel par la génération de trains d’impulsions attosecondes, et dans le domaine spatial par une excellente cohérence. En un sens, les propriétés de ce rayonnent XUV calquent celles du laser excitateur.

Depuis peu, une autre manière de générer ces fréquences élevées est en plein développement. Il s’agit d’utiliser la surface d’un solide, autrement appelé un "miroir plasma" (voir le fait marquant de septembre 2006 : "Les miroirs plasmas : de la physique des conditions extrêmes aux nouvelles sources de lumières") et d’y focaliser un laser de très haute intensité (>1017 W/cm2).

15 juillet 2008
D. Bonamy et L. Ponson (SPCSI), D. Santucci (Fysik Institutt Oslo)

La fracture est un phénomène de la vie courante : on le rencontre à toutes les échelles de la matière condensée, depuis l'échelle atomique (dans les nanostructures) jusqu'à l'échelle de notre planète marquée par les failles dans les plaques continentales. Mais peut-on trouver un  modèle unificateur pour décrire le phénomène ?

La dynamique de la propagation d'une fracture est complexe. Dans un matériau élastique idéal, parfaitement homogène, la situation reste relativement simple, aisément modélisable à l'aide de la Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture : le front de fissure forme une ligne continue, qui se propage dans le matériau suivant une trajectoire prédictible et à vitesse régulière, d’autant plus élevée que la sollicitation en tension est importante. Dès que l'on prend en compte l'inhomogénéité inhérente à tout matériau (hétérogénéité de microstructure, défauts ponctuels, effet de la température…) la fissure ne progresse plus continument mais par sauts apparemment imprédictibles, ce qui impose un traitement statistique du problème.

13 mai 2008

W. Boutu1, S. Haessler1, H. Merdji1, P. Breger1, G. Waters2, M. Stankiewicz3, L. J. Frasinski4, R. Taieb5,6, J. Caillat5,6, A. Maquet5,6, P. Monchicourt1, B. Carre1 and P. Salieres1

1. CEA-Saclay, DSM, Service des Photons, Atomes et Molécules, 91191 Gif sur Yvette, France
2. J.J. Thomson Physical Laboratory, University of Reading, Whiteknights, Reading RG6 6AF, UK
3. Institute of Physics, Jagiellonian University, ul. Reymonta 4, 30-059 Kraków, Poland
4. The Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, London SW7 2BW, UK
5. UPMC Univ Paris VI, UMR 7614, Lab. de Chimie Physique-Matière et Rayonnement, 11 rue P. et M. Curie, 75231 Paris Cedex 05, France
6. CNRS, UMR 7614, LCPMR F-75005 Paris, France
07 avril 2008

Delphine Lebeugle, Dorothée Colson, Anne Forget, Michel Viret (IRAMIS/SPEC CEA-Saclay)
Arsen Goukassov, Alexandre Bataille (IRAMIS/LLB CEA-Saclay)

Les matériaux magnétiques sont aujourd'hui massivement utilisés dans le stockage dynamique de l'information (disques durs, têtes de lecture). Pour ces applications, ils sont le plus souvent mis en œuvre sous forme de couches minces. Ce résultat a été atteint après la naissance de l’électronique de spin ou "spintronique" et la découverte de la magnétorésistance géante. Plus récemment, une nouvelle voie de recherche s’est ouverte concernant les matériaux multiferroïques dans lesquels ordre magnétique et ordre ferroélectrique coexistent, les deux aspects étant couplés. Avec de tels matériaux, le traitement de l'information dans des mémoires RAM pourrait s’effectuer par le biais de l’aimantation et de la polarisation électrique (piloter ou lire l’aimantation locale par l'application d'un champ électrique, ou la polarisation électrique locale par un champ magnétique). Il reste cependant encore tout un travail de recherche fondamental à effectuer, pour comprendre la nature des interactions et des mécanismes responsables du couplage entre les deux types d'ordre. C'est dans ce cadre, que s'inscrivent les récents résultats obtenus au SPEC qui montrent qu’un champ électrique est à même d’influencer le magnétisme dans le composé BiFeO3.


L'utilisation potentielle des matériaux multiferroïques nécessite des composés de haute pureté, de très grande résistivité, possédant un ordre magnétique et électrique couplés et des températures de transitions ordre-désordre (magnétique et électrique) les plus élevées possible. A ce titre le composé BiFeO3 est potentiellement intéressant car c'est le seul oxyde multiferroïque possédant des températures de transition bien au dessus de la température ambiante. Il a donc été expérimentalement très étudié durant ces trois dernières années.

 

26 mars 2008

L. Liszkay1, C. Corbel1, P. Perez1, P. Desgardin2, M.-F. Barthe2, T. Ohdaira3, R. Suzuki3, P. Crivelli4, U. Gendotti4, A. Rubbia4, M. Etienne5, and A. Walcarius5
1DSM/IRFU and IRAMIS, CEA Saclay F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
2CNRS-CERI, 3A Rue de la Férollerie, F-45071 Orléans Cedex 2, France
3AIST, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, Japan
4Institut für Teilchenphysik, ETHZ, CH-8093 Zürich, Switzerland
5LCPME, CNRS-Nancy-Université, 405 Rue de Vandoeuvre, F-54600 Villers-lès-Nancy, France

Le positronium (Ps) est un état lié entre un électron et son antiparticule, le positon. La production de nuages d’atomes de positronium dans le vide est une condition nécessaire pour réaliser de nouveaux types d’expériences en physique fondamentale sur la gravité et l’antimatière, mais offre aussi un intérêt certain comme sonde des matériaux poreux à l’échelle nanométrique. Une collaboration originale regroupant entre autres des physiciens de l’Irfu et de l’IRAMIS du CEA-Saclay a réussi à produire ce positronium à un taux record dans des conditions stables et contrôlées [1]. Il s’agit d’une étape importante pour le programme visant à tester la gravitation de l’antimatière.


12 mars 2008

Ludovic Douillard1, Fabrice Charra1, Zbigniew Korczak1, Renaud Bachelot2, Sergei Kostcheev2, Gilles Lerondel2, Pierre-Michel Adam2 and Pascal Royer2

1CEA-Saclay, DSM/IRAMIS/SPCSI Service de Physique et Chimie des Surfaces et Interfaces,
2Laboratoire de Nanotechnologie et d’Instrumentation Optique, ICD CNRS FRE 2848, Université de Technologie de Troyes

10 mars 2008
Contact : David Garzella

G. Lambert1,2,3, T. Hara2,4, D. Garzella1, T. Tanikawa2, M. Labat1,3, B. Carre1, H. Kitamura2,4, T. Shintake2,4, M. Bougeard1, S. Inoue4, Y. Tanaka2,4, P. Salieres1, H. Merdji1, O. Chubar3, O. Gobert1, K. Tahara2, M.-E. Couprie3

1Service des Photons, Atomes et Molécules, DSM/DRECAM, CEA-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
2RIKEN SPring-8 Centre, Harima Institute, 1-1-1, Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan
3Groupe Magnétisme et Insertion, Synchrotron Soleil, L'Orme des Merisiers, Saint Aubin, 91192 Gif-sur-Yvette, France
4XFEL Project Head Office/RIKEN, 1-1-1, Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan

16 février 2008

A l’heure où nous nous interrogeons sur les réserves de combustibles fossiles de notre planète et sur les conséquences de l’effet de serre sur le réchauffement du globe, l’hydrogène est considéré comme le vecteur énergétique d’avenir pour les transports. Les recherches conduites par le CEA portent sur toutes les étapes de cette filière : production, stockage, transport, distribution et utilisation. Dans cette filière, l'hydrogène produit à partir d'énergie primaire, solaire, nucléaire, éolien, chimique... est embarqué dans le réservoir du véhicule et une pile à combustible, élément permettant la conversion propre (sans émission de CO2) de l'énergie chimique en énergie électrique, associée à un moteur électrique remplace alors le moteur à essence de nos voitures.

Parmi les différents types de piles adaptées aux applications de transport, les plus intéressantes sont de type PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Ces piles contiennent en particulier une membrane polymère capable de jouer le rôle d’électrolyte solide. Dupont De Nemours commercialise une membrane à base de polymère perfluoré sulfoné, le Nafion®. Cette membrane présente cependant quelques inconvénients comme une autonomie médiocre (< 5000h de fonctionnement), une fragilité mécanique, l’incapacité à fonctionner en milieu anhydre… L’équipe des "Polymères Irradiés" du LSI essaie de répondre à ces problèmes en proposant un nouveau type de membrane.

04 janvier 2008
(1,2) B. Toudic, P. Garcia, C. Odin, P. Rabiller, C. Ecolivet and E. Collet,
P. Bourges3, G.J. McIntyre4, M.D. Hollingsworth5, T. Breczewski6

structure urée-alcane

1 Institut de Physique de Rennes, CNRS UMR 6251, Univ. Rennes 1, 35042 Rennes, France
2 CNRS, UMR 6251, IPR, 263 Avenue du Général Leclerc, 35042 Rennes Cedex, France.
3 Laboratoire Léon Brillouin, CEA-CNRS, CEA Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
4 Institut Laue-Langevin, 38042 Grenoble Cedex 9, France.
5 Department of Chemistry, Kansas State University, Manhattan, KS 66506, USA.
6 Facultad de Ciencias, Universidad del Pais Vasco, Apdo 644, Bilbao, Spain.


Une notion fondamentale dans la description des états de la matière et des propriétés physiques associées est la notion d'ordre et de symétrie. Celles-ci ont été longtemps synonyme de périodicité pour les solides, servant également à définir la notion de cristal, paradigme de nombreuses disciplines de la matière condensée durant le XXème  siècle.

Une manière de sonder la structure de la matière à l'échelle atomique est d'utiliser la diffusion d'un rayonnement (tels que les rayons X, ou de l'onde associée à des particules : neutrons, électrons... ). La présence d'un ordre à grande distance se caractérise alors par l'apparition de pics de diffraction, formant une image qui reflète la symétrie de l’objet. C'est ainsi qu'ont été découverts ces dernières décennies des matériaux non périodiques, mais néanmoins ordonnés comme le montre leur spectre de diffraction présentant des pics discrets. Les physiciens savent représenter ce type de cristaux comme des cristaux périodiques mais dans un super-espace (de dimension 3+d, où 3 représentent les dimensions de l’espace usuel et d la dimension de l’espace interne).

Spectre de diffraction

Nous nous sommes intéressés à des systèmes modèles supramoléculaires apériodiques constitués d'un monocristal d'urée (structure hôte) et de molécules d'alcanes (molécules invitées), dont la  longueur est fonction du nombre nC d'atomes de carbones dans la molécule (nC>7). A température ambiante, les plans cristallins de l'urée ont une structure de symétrie hexagonale. Le long de l'axe C perpendiculaire, la structure suit une double hélice formant des canaux dans lesquels s'insérent les molécules d'alcanes. Le long de l'axe C les molécules et le réseau s'ordonnent, mais selon un ordre apériodique.

 


Spectre de diffraction de neutrons le long de l'axe C*. En dessous de la température critique Tc1 des lignes de surstructure (h=1/2) orientées selon C* apparaissent montrant un changement de symétrie du système. Le long des lignes les pics de diffraction sont caractéristiques d'une nouvelle structure apériodique ordonnée. . Ce doublement de maille est totalement original car il ne se décrit que selon l’espace interne du superespace, cette solution structurale étant inimaginable dans une description à 3 dimensions. Une deuxième phase structurale apparaît en dessous de Tc2.


26 mars 2008

L. Liszkay1, C. Corbel1, P. Perez1, P. Desgardin2, M.-F. Barthe2, T. Ohdaira3, R. Suzuki3, P. Crivelli4, U. Gendotti4, A. Rubbia4, M. Etienne5, and A. Walcarius5
1DSM/IRFU and IRAMIS, CEA Saclay F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
2CNRS-CERI, 3A Rue de la Férollerie, F-45071 Orléans Cedex 2, France
3AIST, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, Japan
4Institut für Teilchenphysik, ETHZ, CH-8093 Zürich, Switzerland
5LCPME, CNRS-Nancy-Université, 405 Rue de Vandoeuvre, F-54600 Villers-lès-Nancy, France

Le positronium (Ps) est un état lié entre un électron et son antiparticule, le positon. La production de nuages d’atomes de positronium dans le vide est une condition nécessaire pour réaliser de nouveaux types d’expériences en physique fondamentale sur la gravité et l’antimatière, mais offre aussi un intérêt certain comme sonde des matériaux poreux à l’échelle nanométrique. Une collaboration originale regroupant entre autres des physiciens de l’Irfu et de l’IRAMIS du CEA-Saclay a réussi à produire ce positronium à un taux record dans des conditions stables et contrôlées [1]. Il s’agit d’une étape importante pour le programme visant à tester la gravitation de l’antimatière.


16 février 2008

A l’heure où nous nous interrogeons sur les réserves de combustibles fossiles de notre planète et sur les conséquences de l’effet de serre sur le réchauffement du globe, l’hydrogène est considéré comme le vecteur énergétique d’avenir pour les transports. Les recherches conduites par le CEA portent sur toutes les étapes de cette filière : production, stockage, transport, distribution et utilisation. Dans cette filière, l'hydrogène produit à partir d'énergie primaire, solaire, nucléaire, éolien, chimique... est embarqué dans le réservoir du véhicule et une pile à combustible, élément permettant la conversion propre (sans émission de CO2) de l'énergie chimique en énergie électrique, associée à un moteur électrique remplace alors le moteur à essence de nos voitures.

Parmi les différents types de piles adaptées aux applications de transport, les plus intéressantes sont de type PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Ces piles contiennent en particulier une membrane polymère capable de jouer le rôle d’électrolyte solide. Dupont De Nemours commercialise une membrane à base de polymère perfluoré sulfoné, le Nafion®. Cette membrane présente cependant quelques inconvénients comme une autonomie médiocre (< 5000h de fonctionnement), une fragilité mécanique, l’incapacité à fonctionner en milieu anhydre… L’équipe des "Polymères Irradiés" du LSI essaie de répondre à ces problèmes en proposant un nouveau type de membrane.

20 octobre 2008
Fabien Quéré et le Groupe Physique à Haute Intensité (PHI) - IRAMIS – Service des Photons, Atomes et Molécules (SPAM)

Depuis l'invention du laser on cherche à obtenir des faisceaux de longueur d'onde de plus en plus courte, dans le domaine des rayons X. Une des manières de produire du rayonnement XUV est de focaliser un laser intense dans un milieu matériel. Celui-ci réagit à la très forte sollicitation extérieure de manière non-linéaire, ce qui se traduit par l’émission d’harmoniques d’ordres élevés de la fréquence fondamentale excitatrice.

On  utilise depuis une quinzaine d’années des systèmes atomiques ou moléculaires pour jouer ce rôle de convertisseur de fréquence. C’est la génération d’harmonique dans les gaz (voir le fait marquant du 13 mai 08 : "Des molécules pour contrôler les impulsions lumineuses à l'échelle attoseconde"). Ces harmoniques ont des propriétés temporelles et spatiales particulièrement intéressantes qui se traduisent dans le domaine temporel par la génération de trains d’impulsions attosecondes, et dans le domaine spatial par une excellente cohérence. En un sens, les propriétés de ce rayonnent XUV calquent celles du laser excitateur.

Depuis peu, une autre manière de générer ces fréquences élevées est en plein développement. Il s’agit d’utiliser la surface d’un solide, autrement appelé un "miroir plasma" (voir le fait marquant de septembre 2006 : "Les miroirs plasmas : de la physique des conditions extrêmes aux nouvelles sources de lumières") et d’y focaliser un laser de très haute intensité (>1017 W/cm2).

13 mai 2008

W. Boutu1, S. Haessler1, H. Merdji1, P. Breger1, G. Waters2, M. Stankiewicz3, L. J. Frasinski4, R. Taieb5,6, J. Caillat5,6, A. Maquet5,6, P. Monchicourt1, B. Carre1 and P. Salieres1

1. CEA-Saclay, DSM, Service des Photons, Atomes et Molécules, 91191 Gif sur Yvette, France
2. J.J. Thomson Physical Laboratory, University of Reading, Whiteknights, Reading RG6 6AF, UK
3. Institute of Physics, Jagiellonian University, ul. Reymonta 4, 30-059 Kraków, Poland
4. The Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, London SW7 2BW, UK
5. UPMC Univ Paris VI, UMR 7614, Lab. de Chimie Physique-Matière et Rayonnement, 11 rue P. et M. Curie, 75231 Paris Cedex 05, France
6. CNRS, UMR 7614, LCPMR F-75005 Paris, France
10 mars 2008
Contact : David Garzella

G. Lambert1,2,3, T. Hara2,4, D. Garzella1, T. Tanikawa2, M. Labat1,3, B. Carre1, H. Kitamura2,4, T. Shintake2,4, M. Bougeard1, S. Inoue4, Y. Tanaka2,4, P. Salieres1, H. Merdji1, O. Chubar3, O. Gobert1, K. Tahara2, M.-E. Couprie3

1Service des Photons, Atomes et Molécules, DSM/DRECAM, CEA-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
2RIKEN SPring-8 Centre, Harima Institute, 1-1-1, Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan
3Groupe Magnétisme et Insertion, Synchrotron Soleil, L'Orme des Merisiers, Saint Aubin, 91192 Gif-sur-Yvette, France
4XFEL Project Head Office/RIKEN, 1-1-1, Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan

05 décembre 2008

Communiqué de presse commun CEA-CNRS

Les molécules qui constituent un fluide sont tellement petites et nombreuses qu’à notre échelle nous pouvons considérer les fluides comme des milieux continus. En est-il de même lorsque ces mêmes fluides circulent dans des canaux dont le diamètre n’excède pas quelques tailles moléculaires ? Des physiciens de Rennes (IPR), Saarbrücken, Saclay (Iramis/LLB) et Grenoble (ILL) ont ainsi montré que certains fluides constitués de molécules allongées, dites mésogènes, ne présentent plus les mêmes propriétés physiques si le diamètre du tube dans lequel on les place est de l’ordre de 10 nanomètres, soit trente fois le diamètre de ces molécules.

Pour effectuer ces expériences, les physiciens ont utilisé des canaux de plusieurs centaines de micromètres de longs, mais seulement 8 nm de diamètre, obtenus par attaque électrochimique de feuilles de silicium. Après oxydation de ces matériaux, ils ont obtenu des membranes de silice, parfaitement transparentes et percées d’une assemblée de nanocanaux. Par des mesures optiques, ils ont suivi les orientations préférentielles de molécules mésogènes, confinées par imprégnation dans les canaux. Ces molécules, impliquées dans la plupart des applications des cristaux liquides, s’alignent spontanément entre elles en dessous d’une température bien précise alors que leur orientation est quelconque au dessus de cette température. En outre, des mesures de diffusion des neutrons faites au LLB et à l'ILL, ont montré que dans un canal, les mouvements de rotation et de translation des molécules sont modifiés et dépendent de manière importante de l’endroit précis de l’échantillon où se place la molécule. Ces modifications devraient avoir un effet important sur la viscosité du fluide et ses propriétés de transport.

Les résultats de cette étude font l’objet de deux publications dans les revues Physical Review Letters et Physical Review E, Rapid Communication.

17 novembre 2008

Les chercheurs du LLB viennent de publier en 2008 plusieurs articles dans les prestigieuses revues Science [1-2] et Nature [3]. Ces résultats montrent toutes les potentialités des techniques de diffraction de neutrons à la pointe des études sur les nouveaux matériaux.

04 janvier 2008
(1,2) B. Toudic, P. Garcia, C. Odin, P. Rabiller, C. Ecolivet and E. Collet,
P. Bourges3, G.J. McIntyre4, M.D. Hollingsworth5, T. Breczewski6

structure urée-alcane

1 Institut de Physique de Rennes, CNRS UMR 6251, Univ. Rennes 1, 35042 Rennes, France
2 CNRS, UMR 6251, IPR, 263 Avenue du Général Leclerc, 35042 Rennes Cedex, France.
3 Laboratoire Léon Brillouin, CEA-CNRS, CEA Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
4 Institut Laue-Langevin, 38042 Grenoble Cedex 9, France.
5 Department of Chemistry, Kansas State University, Manhattan, KS 66506, USA.
6 Facultad de Ciencias, Universidad del Pais Vasco, Apdo 644, Bilbao, Spain.


Une notion fondamentale dans la description des états de la matière et des propriétés physiques associées est la notion d'ordre et de symétrie. Celles-ci ont été longtemps synonyme de périodicité pour les solides, servant également à définir la notion de cristal, paradigme de nombreuses disciplines de la matière condensée durant le XXème  siècle.

Une manière de sonder la structure de la matière à l'échelle atomique est d'utiliser la diffusion d'un rayonnement (tels que les rayons X, ou de l'onde associée à des particules : neutrons, électrons... ). La présence d'un ordre à grande distance se caractérise alors par l'apparition de pics de diffraction, formant une image qui reflète la symétrie de l’objet. C'est ainsi qu'ont été découverts ces dernières décennies des matériaux non périodiques, mais néanmoins ordonnés comme le montre leur spectre de diffraction présentant des pics discrets. Les physiciens savent représenter ce type de cristaux comme des cristaux périodiques mais dans un super-espace (de dimension 3+d, où 3 représentent les dimensions de l’espace usuel et d la dimension de l’espace interne).

Spectre de diffraction

Nous nous sommes intéressés à des systèmes modèles supramoléculaires apériodiques constitués d'un monocristal d'urée (structure hôte) et de molécules d'alcanes (molécules invitées), dont la  longueur est fonction du nombre nC d'atomes de carbones dans la molécule (nC>7). A température ambiante, les plans cristallins de l'urée ont une structure de symétrie hexagonale. Le long de l'axe C perpendiculaire, la structure suit une double hélice formant des canaux dans lesquels s'insérent les molécules d'alcanes. Le long de l'axe C les molécules et le réseau s'ordonnent, mais selon un ordre apériodique.

 


Spectre de diffraction de neutrons le long de l'axe C*. En dessous de la température critique Tc1 des lignes de surstructure (h=1/2) orientées selon C* apparaissent montrant un changement de symétrie du système. Le long des lignes les pics de diffraction sont caractéristiques d'une nouvelle structure apériodique ordonnée. . Ce doublement de maille est totalement original car il ne se décrit que selon l’espace interne du superespace, cette solution structurale étant inimaginable dans une description à 3 dimensions. Une deuxième phase structurale apparaît en dessous de Tc2.


15 juillet 2008
D. Bonamy et L. Ponson (SPCSI), D. Santucci (Fysik Institutt Oslo)

La fracture est un phénomène de la vie courante : on le rencontre à toutes les échelles de la matière condensée, depuis l'échelle atomique (dans les nanostructures) jusqu'à l'échelle de notre planète marquée par les failles dans les plaques continentales. Mais peut-on trouver un  modèle unificateur pour décrire le phénomène ?

La dynamique de la propagation d'une fracture est complexe. Dans un matériau élastique idéal, parfaitement homogène, la situation reste relativement simple, aisément modélisable à l'aide de la Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture : le front de fissure forme une ligne continue, qui se propage dans le matériau suivant une trajectoire prédictible et à vitesse régulière, d’autant plus élevée que la sollicitation en tension est importante. Dès que l'on prend en compte l'inhomogénéité inhérente à tout matériau (hétérogénéité de microstructure, défauts ponctuels, effet de la température…) la fissure ne progresse plus continument mais par sauts apparemment imprédictibles, ce qui impose un traitement statistique du problème.

12 mars 2008

Ludovic Douillard1, Fabrice Charra1, Zbigniew Korczak1, Renaud Bachelot2, Sergei Kostcheev2, Gilles Lerondel2, Pierre-Michel Adam2 and Pascal Royer2

1CEA-Saclay, DSM/IRAMIS/SPCSI Service de Physique et Chimie des Surfaces et Interfaces,
2Laboratoire de Nanotechnologie et d’Instrumentation Optique, ICD CNRS FRE 2848, Université de Technologie de Troyes

20 octobre 2008
Fabien Quéré et le Groupe Physique à Haute Intensité (PHI) - IRAMIS – Service des Photons, Atomes et Molécules (SPAM)

Depuis l'invention du laser on cherche à obtenir des faisceaux de longueur d'onde de plus en plus courte, dans le domaine des rayons X. Une des manières de produire du rayonnement XUV est de focaliser un laser intense dans un milieu matériel. Celui-ci réagit à la très forte sollicitation extérieure de manière non-linéaire, ce qui se traduit par l’émission d’harmoniques d’ordres élevés de la fréquence fondamentale excitatrice.

On  utilise depuis une quinzaine d’années des systèmes atomiques ou moléculaires pour jouer ce rôle de convertisseur de fréquence. C’est la génération d’harmonique dans les gaz (voir le fait marquant du 13 mai 08 : "Des molécules pour contrôler les impulsions lumineuses à l'échelle attoseconde"). Ces harmoniques ont des propriétés temporelles et spatiales particulièrement intéressantes qui se traduisent dans le domaine temporel par la génération de trains d’impulsions attosecondes, et dans le domaine spatial par une excellente cohérence. En un sens, les propriétés de ce rayonnent XUV calquent celles du laser excitateur.

Depuis peu, une autre manière de générer ces fréquences élevées est en plein développement. Il s’agit d’utiliser la surface d’un solide, autrement appelé un "miroir plasma" (voir le fait marquant de septembre 2006 : "Les miroirs plasmas : de la physique des conditions extrêmes aux nouvelles sources de lumières") et d’y focaliser un laser de très haute intensité (>1017 W/cm2).

13 mai 2008

W. Boutu1, S. Haessler1, H. Merdji1, P. Breger1, G. Waters2, M. Stankiewicz3, L. J. Frasinski4, R. Taieb5,6, J. Caillat5,6, A. Maquet5,6, P. Monchicourt1, B. Carre1 and P. Salieres1

1. CEA-Saclay, DSM, Service des Photons, Atomes et Molécules, 91191 Gif sur Yvette, France
2. J.J. Thomson Physical Laboratory, University of Reading, Whiteknights, Reading RG6 6AF, UK
3. Institute of Physics, Jagiellonian University, ul. Reymonta 4, 30-059 Kraków, Poland
4. The Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, London SW7 2BW, UK
5. UPMC Univ Paris VI, UMR 7614, Lab. de Chimie Physique-Matière et Rayonnement, 11 rue P. et M. Curie, 75231 Paris Cedex 05, France
6. CNRS, UMR 7614, LCPMR F-75005 Paris, France
10 mars 2008
Contact : David Garzella

G. Lambert1,2,3, T. Hara2,4, D. Garzella1, T. Tanikawa2, M. Labat1,3, B. Carre1, H. Kitamura2,4, T. Shintake2,4, M. Bougeard1, S. Inoue4, Y. Tanaka2,4, P. Salieres1, H. Merdji1, O. Chubar3, O. Gobert1, K. Tahara2, M.-E. Couprie3

1Service des Photons, Atomes et Molécules, DSM/DRECAM, CEA-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
2RIKEN SPring-8 Centre, Harima Institute, 1-1-1, Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan
3Groupe Magnétisme et Insertion, Synchrotron Soleil, L'Orme des Merisiers, Saint Aubin, 91192 Gif-sur-Yvette, France
4XFEL Project Head Office/RIKEN, 1-1-1, Kouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japan

19 décembre 2008
H. le Sueur, P. Joyez, H. Pothier, C. Urbina, and D. Esteve

Les éditeurs de la revue "Physical Review Letters" ont récemment  attribué le label "Editor's suggestion" à un article du groupe  Quantronique du SPEC (Service de Physique de l'Etat Condensé): Phase Controlled Superconducting Proximity Effect Probed by Tunneling Spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 197002".  Par ce label les éditeurs souhaitent mettre en avant un petit nombre  d'articles qu'ils considèrent comme particulièrement clairs et  susceptibles d'intéresser des lecteurs en dehors de leur spécialité.

Cet article permet de donner pour la première fois une vue élégante, claire et complète de  "l'effet de proximité supraconducteur". Cet effet se produit aux  interfaces entre métaux supraconducteur (S) et métaux résistifs  "normaux" (N), où la supraconductivité peut "contaminer" localement  le métal normal et le rendre non résistif.

15 juillet 2008
D. Bonamy et L. Ponson (SPCSI), D. Santucci (Fysik Institutt Oslo)

La fracture est un phénomène de la vie courante : on le rencontre à toutes les échelles de la matière condensée, depuis l'échelle atomique (dans les nanostructures) jusqu'à l'échelle de notre planète marquée par les failles dans les plaques continentales. Mais peut-on trouver un  modèle unificateur pour décrire le phénomène ?

La dynamique de la propagation d'une fracture est complexe. Dans un matériau élastique idéal, parfaitement homogène, la situation reste relativement simple, aisément modélisable à l'aide de la Mécanique Linéaire Elastique de la Rupture : le front de fissure forme une ligne continue, qui se propage dans le matériau suivant une trajectoire prédictible et à vitesse régulière, d’autant plus élevée que la sollicitation en tension est importante. Dès que l'on prend en compte l'inhomogénéité inhérente à tout matériau (hétérogénéité de microstructure, défauts ponctuels, effet de la température…) la fissure ne progresse plus continument mais par sauts apparemment imprédictibles, ce qui impose un traitement statistique du problème.

07 avril 2008

Delphine Lebeugle, Dorothée Colson, Anne Forget, Michel Viret (IRAMIS/SPEC CEA-Saclay)
Arsen Goukassov, Alexandre Bataille (IRAMIS/LLB CEA-Saclay)

Les matériaux magnétiques sont aujourd'hui massivement utilisés dans le stockage dynamique de l'information (disques durs, têtes de lecture). Pour ces applications, ils sont le plus souvent mis en œuvre sous forme de couches minces. Ce résultat a été atteint après la naissance de l’électronique de spin ou "spintronique" et la découverte de la magnétorésistance géante. Plus récemment, une nouvelle voie de recherche s’est ouverte concernant les matériaux multiferroïques dans lesquels ordre magnétique et ordre ferroélectrique coexistent, les deux aspects étant couplés. Avec de tels matériaux, le traitement de l'information dans des mémoires RAM pourrait s’effectuer par le biais de l’aimantation et de la polarisation électrique (piloter ou lire l’aimantation locale par l'application d'un champ électrique, ou la polarisation électrique locale par un champ magnétique). Il reste cependant encore tout un travail de recherche fondamental à effectuer, pour comprendre la nature des interactions et des mécanismes responsables du couplage entre les deux types d'ordre. C'est dans ce cadre, que s'inscrivent les récents résultats obtenus au SPEC qui montrent qu’un champ électrique est à même d’influencer le magnétisme dans le composé BiFeO3.


L'utilisation potentielle des matériaux multiferroïques nécessite des composés de haute pureté, de très grande résistivité, possédant un ordre magnétique et électrique couplés et des températures de transitions ordre-désordre (magnétique et électrique) les plus élevées possible. A ce titre le composé BiFeO3 est potentiellement intéressant car c'est le seul oxyde multiferroïque possédant des températures de transition bien au dessus de la température ambiante. Il a donc été expérimentalement très étudié durant ces trois dernières années.

 

 

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