L’Institut Rayonnement-Matière de Saclay (IRAMIS) est un des principaux instituts de la Direction de la Recherche Fondamentale (DRF) du Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA). L’IRAMIS comprend six unités mixtes de recherche, en association avec le CNRS, l'École Polytechnique ou ENSICAEN. Quatre sont situées sur le Centre de Saclay (LIDyL, LLB, NIMBE et SPEC), membre de l'Université Paris-Saclay, une sur le site de l’Ecole Polytechnique (LSI) et une à Caen (CIMAP), auprès du GANIL.
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Les recherches en physique et en chimie qui y sont menées sont en lien étroit avec les enjeux sociétaux et les programmes du CEA :
Pour conduire ces recherches, les équipes de l’IRAMIS mettent en œuvre des installations et équipements scientifiques de premier plan et sont aussi très actives autour des Grands Instruments Européens.
Les recherches, principalement de nature fondamentale, menées à l’Institut sont ouvertes sur la création de valeur économique et le transfert technologique. L'IRAMIS est aussi présent dans 4 LABEX et 4 EQUIPEX du programme d'Investissement d'Avenir du gouvernement français.
Site WEB : http://iramis.cea.fr/
Dans les systèmes biologiques, l'intérieur des cellules est un milieu encombré. Cet encombrement peut provenir de la présence de macromolécules inertes ou non vis-à-vis des réactions biologiques (encombrement macromoléculaire) ou de la séquestration physique par des éléments tels que des réseaux de fibres et de membranes (confinement).
Caractérisation de matériaux pour l'énergie / Characterization of materials for energy
Les différentes filières énergétiques, telles que l'énergie nucléaire ou encore les nouvelles technologies autour de l'hydrogène, vecteur énergétique, ou le photovoltaïque, demandent des matériaux adaptés, dont il faut tester la durabilité et la fiabilité.
Chimie de surface pour la biologie et la santé
Surfaces et biologie (voir le LICSEN...)
Sous confinement nanométrique, les interactions complexes entre la topologie de confinement, la dimensionnalité (3D à 1D) et le rapport surface/volume affecte de manière significative les propriétés physiques des matériaux confinés.
Le développement des nouvelles technologies pour l'énergie implique de maitriser les processus de conversion entre ses différentes formes (solaire, thermique, chimique, électrique, mécanique, ...), ainsi que les procédés de stockage : L'énergie solaire peut être directement transformée en énergie électrique via les processus photovoltaïques et stockée dans des accumulateurs.
De la molécule au matériau moléculaire
Pour obtenir des objets fabriqués avec des caractéristiques et des spécificités originales, la fabrication de matériaux moléculaires est abordée en assemblant des briques élémentaires, comme des atomes, des molécules simples ou complexes ou des nanostructures (nanotubes de carbone et feuilles de graphène notamment) sur des supports métalliques, minéraux ou organiques, du verre...
Électronique organique et moléculaire
L'électronique organique et moléculaire vise à développer un traitement de l'information basé sur différents types de nano-objets (molécules, bio-molécules, nanoparticules, nanotubes de carbone, graphène...).
Électronique quantique et nanoélectronique
En microélectronique, la mécanique quantique permet d’expliquer les propriétés des matériaux mais l’électrodynamique des circuits reste classique.
Etudes métallurgiques par diffusion de neutrons / Metallurgical studies by neutron scattering
Les neutrons constituent une sonde particulièrement intéressante pour étudier la structure des matériaux : ceci en particulier grâce à leur faible absorption permettant de travailler sur des pièces d'épaisseur centimétrique, et aussi grâce à la relative facilité de réaliser des expériences en conditions complexes (températures élevées, matériau sous contraintes, ...).
Interaction laser-matière : Matière sous conditions extrêmes
"Matière sous conditions extrêmes" (LIDyL) se composent de trois groupes de recherche Attophysique Le groupe ATTO étudie la production par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un gaz d'impulsions de lumière dans l'extrême UV (10-100nm), de durée ultra-brève, typiquement une centaine d'attosecondes (1as=10-18s).......
Interfaces, fluides complexes et microfluidique
Selon le domaine (énergies bas carbone, nanosciences pour les technologies de l'information et de la santé (RF-TIS), interaction rayonnement-matière) plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliquées sur cette thématique.
L'IRAMIS et les Grands Instruments
De par leur activité de Recherche Fondamentale, les chercheurs de l'IRAMIS sont très présents autour des Grands Instruments de la Recherche français et étrangers : le Laboratoire Léon Brillouin (LLB), au sein de l'IRAMIS, et l'Institut Laüe-Langevin, les synchrotrons (SOLEIL, ESRF, ELETTRA....) ou encore le GANIL avec les sources d'ions du CIMAP.
Materials and nanosciences, fundamental studies and applications
This scientific axis covers the activities related to the research in materials science and more generally in hetero-systems (i.e., interfaces, alloys, composites materials, and confined systems). The topics cover the study of the detailed st ructure of nanoobjects, the interactions between nano-objects, and the role of nanost ructures in composite materials. The techniques used for these studies range from diffraction to small angle scattering and reflectivity.
Les recherches sur ce thème portent sur des études fondamentales du comportement sous irradiation d’une grande variété de matériaux utilisés notamment dans le contexte de l’électronucléaire (alliages métalliques, verres, céramiques, polymères).
Matériaux, surfaces et nanostructures
Les propriétés remarquables des nanostructures (morphologique, magnétique, catalytique ...) sont de plus en plus exploitées. Ces nanostructures sont généralement obtenues à la surface d'un substrat, où sous l'effet des forces interatomiques, la matière s'organise spontanément à l'échelle nanométrique.
Sur la base de travaux pionniers établis dans les années 70 au LLB, la physique des polymères et plus largement l’étude de systèmes relevant de la matière molle (tensio-actifs, nanoparticules) continue d'être un domaine très actif de l’équipe matière molle au laboratoire.
Nanomagnétisme, spintronique, matériaux multiferroïques et nouveaux capteurs magnétiques
Ce thème de recherche porte sur l’élaboration et l’étude de matériaux oxydes magnétiques ou multiferroïques* (ferroélectricité associée au magnétisme), la dynamique de l’aimantation dans les nanostructures hybrides et son couplage aux courants de spin (spintronique), le développement de capteurs de champ magnétique ultra-sensibles et la modélisation associée.
La photonique comprend l’ensemble les sciences et technologies impliquées dans la production de photons, leur propagation et leur absorption par la matière. Les propriétés photoniques de la matière condensée dépendent autant des propriétés intrinsèques de ses constituants (molécules, réseau cristallin,…) que de leur organisation aux échelles nanométriques.
Du fait de leur taille, les nanoparticules peuvent interagir avec les éléments du vivant, de la cellule à la molécule biologique. Ceci peut être mis à profit en médecine pour cibler des traitements, mais peut aussi présenter des effets indésirables, lors d'une forte exposition.
Physique de la matière condensée, étude par l’interaction rayonnement matière
Les grandes installations de l’IRAMIS, telles que les spectromètres de diffusion, de diffraction et les stations d’imagerie de neutrons du LLB ou l’accélérateur SIRIUS du LSI, sont particulièrement adaptées à l’étude des propriétés physiques de la matière condensée.
Physique et vivant / Physics and life
Trois " métiers " de l'IRAMIS trouvent une extension naturelle vers la biologie : L'ingénierie moléculaire, où les études d'interactions coopératives de molécules en solution trouvent une suite directe dans l'étude des protéines et des différents modes d'assemblage de molécules d'intérêt biologique, L'étude de la matière à haute densité d'énergie, où les travaux sur la radiolyse et les interactions rayonnement-molécule, se transposent directement à des molécules comme l'ADN, L'étude de la matière ultra divisée, domaine dans lequel les matériaux nanostructurés, la nanophysique et la biologie convergent naturellement.
Physique statistique et systèmes complexes
Un système complexe est constitué d'un grand nombre d'entités en interaction, dont on ne peut prévoir le comportement ou l'évolution par un calcul simple (ex : étude des transitions de phase, turbulence dans un liquide, milieu granulaire, vols d'étourneaux...
Programme transverse nanosciences CEA
L'IRAMIS bénéficie du soutien du "Programme transverse nanosciences CEA" pour certaines de ses actions dans le domaine.
Statistical physics in mechanics
Understanding the relations between materials microstructure and their mechanical properties is of outmost importance in geophysics and for industrial design. Concerning material failure, the competition between stress enhancement in the vicinity of cracks and disorder in the material microstructure makes it rather complex to predict. However, the tools of out-of-equilibrium statistical physics provide the proper framework to describe crack growth.
Strongly correlated quantum materials and magnetism
This scientific axis encompasses research activities on a large variety of magnetic and/or strongly correlated electron systems. Included are studies of unconventional superconductors (cuprates, pnictides), geometrically frustrated pyrochlore magnets (spin ices), novel magnetic orders in 4f-electron systems (heavy fermions, Kondo insulators), multiferroic compounds with interplay between electric and magnetic orders, manganites with giant magnetoresistance properties, and molecular magnets.
Structure électronique et modélisation atomistique
Plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliqués dans les calculs de structure électronique (ab-initio, liaisons-fortes, Hückel etc..) et plus généralement dans la modélisation de la matière à l'échelle atomique, ce qui inclut également l'utilisation de méthodes plus phénoménologiques (potentiels empiriques, Hamiltoniens modèles, etc..
La plupart des synthèses chimiques sont réalisées en milieu liquide. Pour l'élaboration de nanoparticules et les nanomatériaux, de multiples méthodes de synthèse en phase gaz se révèlent particulièremetn utiles et performantes .
Systèmes désordonnés et matériaux / Disordered systems, materials
Liquides élémentaires Liquides complexes (ionique et olymèriques) Liquides conditionnés (sous haute pression, confiné, solutions) Verres d'oxyde et chalcogenures Cristallisation Transition vitreuse Simple liquids Complex liquids (ionic and polymeric) Liquids in special conditions (high pressure, confined, in solutions) Oxyde glasses and chalcogenures Crystallization Glass transition
Transformations catalytiques pour l’énergie
L’IRAMIS développe de nouveaux catalyseurs avec l'objectif de développer le stockage des énergies alternatives sous forme chimique, ou la conversion du CO2, la transformation de la biomasse, et le recyclage des déchets polymériques, trois sources de molécules de base pour l’industrie chimique, aujourd’hui issues de produits pétroliers.
Unconventional superconductivity: neutron spectroscopy and theory
In the last two decades, new superconducting (SC) compounds, exhibiting surprisingly high critical temperatures (Tc), have been discovered. In contrast to conventional superconductors, the SC order parameter is not isotropic, neither in cuprates nor in Fe-based systems. This ignited a search for new SC pairing mechanisms based on the existence of rather strong electronic interactions.
Chimie quantique et simulations moléculaires
La chimie théorique utilise les méthodes de la chimie quantique et du calcul ab initio, pour modéliser les structures des molécules. A travers des potentiels d'interaction modéles tirés de ces simulations, la dynamique moléculaire classique permet de décrire leur comportement des assemblages chimiques. Au NIMBE/LCMCE cette activité porte essentiellement sur des composés de lanthanides ou d'actinides.
Nano-chimie, nano-objets / Nano-chemistry, nano-objects
Le développement des nanotechnologies s'appuie de plus en plus sur la logique d'assemblage spontané (auto-assemblage) ou non, des briques élémentaires que sont les nanoparticules.
L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...).
Matériaux nanostructurés pour l’énergie / Nanostructured materials for energy
L’IRAMIS développe des matériaux nanostructurés pour les dispositifs photovoltaïques (PV) organique ou hybride : nanoparticules de silicium dopées ou non incluses dans différentes matrices, molécules spécifiques aux couches d’interface de cellules PV organiques, nanotubes de carbone fonctionnalisés par des chromophores, nanoparticules d’oxydes TiO2 dopées ou non en azote pour les cellules solaires à colorant cellules PV à base de Perovskite.
De nombreuses méthodes sont développées par les équipes de l'IRAMIS pour développer des capteurs chimiques sensibles, sélectifs et efficaces. Pour ceci les nanotechnologies sont largement mises à contributions, avec l'utilisation de matériaux nanoporeux ou encore d'objets fonctionnalisés. + microfluidique nano-objets (effets plasmoniques, magnétiques, ...
Chimie environnementale et dépollution / Environmental chemistry and depollution
Les nanotechnologies offrent de nombreuses méthodes innovantes pour le piégeage de nombreux éléments polluants, chimiques, biologiques ou encore des métaux lourds. Des méthodes de dépollution à l'aide de filtres à base de matériaux nanoporeux ou de fibres de carbone fonctionnalisées sont ainsi développées au LICSEN.
Interaction rayonnement-matière
Lumière - Photosciences : La lumière intervient directement dans de nombreux processus physiques et chimiques ; elle est aussi un formidable outil d’investigation de la matière sous toutes ses formes. Les photosciences à l'IRAMIS recouvrent l’ensemble des études qui considèrent l’interaction lumière-matière en tant que processus fondamental et outil d’analyse.
Plusieurs pays envisagent de développer une technologie de barrières multiples pour la sécurité du stockage des déchets nucléaires. Une question centrale est de savoir modéliser le comportement sur le long terme (soit 100 à 1000 ans) des matériaux utilisés, en particulier des containers, en acier faiblement allié, et de la matrice vitrifiée.
Au delà des études visant à mieux comprendre et prédire l'altération des métaux anciens, l'équipe du LAPA utilise la science des matériaux et les méthodes de la chimie pour comprendre certains aspects des sociétés antiques en lien avec leur niveau technologique.
Physico-Chimie et Chimie-Physique
Une réaction chimique dépend non seulement des atomes et des molécules mises en jeu mais aussi de leur environnement à courte distance. Comprendre le déroulement d'une réaction chimique demande ainsi une approche fondamentale prenant en compte à la fois ses aspects temporels et spatiaux.
X-ray Photoelectron Diffraction(XPD)
A high sensitivity Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) experiment
Diffractomètres de "diffusion de neutrons aux petits angles" : PACE, PA20, PAxy, TPA
High resolution calibrated Ultra Small Angle X-ray Scattering (USAXS) on a laboratory source
Molybdenum Wide Angle X-Ray Scattering (WAXS)
MOMAC : Pole Molybdène pour la matière condensée
SWAXS Lab -Saclay : The SAXS/ GISAXS/ X-ray reflectomer beamline
Les appareils d'Orphée; Orphée neutrons spectrometers
Analyse chimique en ligne au LEDNA
Analyse en ligne de jets de nanoparticules
Analyses thermogravimétriques au LEDNA
CVD pour la synthèse de nanotubes de carbone verticalement alignés et de graphène
Dépôt de films minces à partir de la voie liquide
Mesures de surface spécifique et porosité (LEDNA)
Nanofabrication : Mélange et dispersion de nanoparticules ou de nanotubes de carbone
Recuit 2200°c sous atmosphère inerte / Poste de pesée fractionnement
Simulation numérique pour la catalyse au LCMCE / LCMCE numerical simulation for catalysis
Spectroscopie / spectrométrie infra-rouge et Raman (LEDNA)
Synthesis and physico-chemical characterization of solid state materials @SPEC/LNO
Analyse chimique en ligne au LEDNA
Analyse par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS)
Aqueous chemical growth of nanostructured oxide films
Banc de mesure de la photo-électrolyse de l’eau / spectroscopie d’impédance
Dispositif d’effet Kerr sous ultravide (SMOKE : Surface Magneto-Optic Kerr Effect)
Magnétomètre à très basses températures/ Dilution-refridgerated SQUID magnetometer
Magnétométrie à échantillon vibrant / Vibrating sample magnetometry
CASIMIR : Chambre d'Analyse de Surfaces et Interfaces des Matériaux IRradiants
Dépôt de films minces à partir de la voie liquide
Mesures de comportement rhéologique et de la taille des particules en suspension
Development of novel XPEEM (spatial,momentum and energy resolved)
Development of novel XPEEM (spatial,momentum and energy resolved)
Spectrométrie de photoélectrons X (XPS)
Diffraction des rayons X : "D2 Phaser Brucker" au LEDNA
Isolation d'une réaction chimique dans un agrégat de grande taille. Technique CICR.
Noble gas spin-exchange optical pumping (SEOP) setup in a van
Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer
Intrumentation électronique du LETS / Some LETS's electronic instruments
Magnétomètre à très basses températures/ Dilution-refridgerated SQUID magnetometer
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Dernière mise à jour : 18-01-2021