Centre de Recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique
CIMAP
Le CIMAP (Centre de Recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique) est implanté auprès de l'accélérateur d'Ions Lourds GANIL (Grand Accélérateur d'Ions Lourds) à Caen.
Le CIMAP est un laboratoire commun entre le CEA, le CNRS, l'Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieur de Caen (ENSICaen) et l'Université de Caen.
Les recherches du CIMAP portent sur l'interaction ion-matière, les matériaux laser et l'instrumentation associée.
#2 - Màj : 01/09/2022
Thèmes de recherche
Sur ce thème, les objectifs de recherche portent sur le développement et la caractérisation de nouveaux matériaux pour l'optique et la photonique, et sur le développement de nouvelles instrumentations (capteurs optiques, lasers...).
Matière excités et défauts au CIMAP
Sur ce thème, les objectifs de recherche portent sur la compréhension des processus actifs dans la matière lors des excitations électroniques et sur les défauts structuraux.
Groupes de recherche / Laboratoires
Les activités des 3 équipes "Matériaux et optique" du CIMAP couvrent un large domaine allant de la croissance et l'étude de cristaux massifs pour des dispositifs photoniques, des caractérisations spectroscopiques expérimentales et théoriques des matériaux et la réalisation de dispositifs laser et électroluminescents.
Au CIMAP, 4 équipes de recherche travaillent sur la thématique "Matière excitée et défauts" :
AMA : "Atomes, Molécules et Agrégats"
MADIR : "Matériaux, Défauts et Irradiation"
SIMUL : "Simulation"
ARIA : "Accueil et Recherche en Radiobiologie des Ions Accélérés"
Retrouvez leurs acticités sur le site du CIMAP implanté à Caen.
Domaines Techniques
L'Iramis dispose de plusieurs outils d'irradiation ouvert à la communauté scientifique et aux besoins de caractérisation pour la recherche ou la R&D en milieu industriel :
Les lignes d'irradiation aux ions lourds au sein du CIRIL, implantées au GANIL à Caen, du Centre de Recherche sur les Ions, les matériaux et la photonique - CIMAP,
L'accélérateur d'électrons de l'installation SIRIUS du Laboratoire des Solides irradiés - LSI, sur le campus de l'Ecole Polytechnique,
L'irradiation par le faisceau de la microsonde nucléaire du LEEL.
Faits marquants scientifiques
11 avril 2024
Au-delà de la formation des petites molécules qui constituent notre environnement naturel, l'espace interstellaire est aussi la source de molécules plus complexes.
25 janvier 2023
Les cristaux ioniques à large bande interdite, et donc transparents pour la lumière visible, présentent des états électroniques bien spécifiques au niveau des défauts cristallins (lacune ou interstitiel).
21 septembre 2022
Le développement de structures photoniques performantes : filtres, miroir, élément dispersif, guide optique…, nécessite de savoir réaliser des films minces présentant un fort indice de réfraction et une faible absorption optique sur la plus large gamme spectrale possible. Ces structures sont usuellement composées d'une alternance de couches minces présentant un fort contraste d‘indices optiques.
29 octobre 2021
Lors d’une radiothérapie, il est généralement admis que les endommagements de l’ADN, tels que les cassures simple et double brins, sont à l’origine de la mort des cellules cancéreuses. Cependant seule la moitié des endommagements est due aux effets directs des rayonnements ionisants sur l'ADN, les effets indirects étant induits via l'environnement, l'eau notamment.
15 octobre 2021
Pour extraire les charges électriques produites dans les cellules photovoltaïques, on emploie une électrode transparente à la lumière visible pour que celle-ci puisse atteindre les matériaux photoactifs.
13 octobre 2021
Des chercheurs de l'Institut de chimie séparative (ICSM) de Marcoule, de l'Iramis/CIMAP et leurs partenaires proposent une nouvelle stratégie de traitement des effluents radioactifs basée sur l'utilisation d'un support poreux fonctionnalisé. Celui-ci permettrait à la fois la séparation des radionucléides et leur encapsulation après effondrement des pores sous irradiation.
04 juillet 2021
C'est auprès du grand instrument européen "Grand Accélérateur National d’Ions Lourds – Ganil" implanté à Caen, que les chercheurs de l'Iramis-Cimap explorent les effets de l'irradiation par des ions lourds sur les matériaux.
19 avril 2021
En milieu nucléaire (au sein d'un réacteur, au cours du cycle du combustible…), les polymères utilisés (câbles, emballages…) peuvent être soumis sous air à des irradiations α (énergie typique : 5 MeV), à l'origine d'un vieillissement prématuré. Les effets les plus visibles sont un jaunissement des films transparents et leur perte de tenue mécanique.
31 juillet 2020
La recherche de l'origine de la vie demande d'identifier chaque étape élémentaire d'une longue chaine de processus pouvant, à partir des atomes issus de la nucléosynthèse au cœur des étoiles (essentiellement de l'hydrogène au fer) ou sous l'effet de l'explosion finale des supernovæ (éléments lourds au-delà du fer), conduire à la formation des générations successives de molécules de plus en plus complexes, pour aboutir aux molécules constitutives du vivant telles qu'elles sont présentes sur Terre.
25 juillet 2020
Les faisceaux d'ions énergétiques font partie des rayonnements ionisants, capable de produire des ions lors de leur interaction avec la matière. L'interaction ion-atome ou molécule cible doit avant tout être bien comprise pour maitriser les processus mis en jeu.
17 mars 2020
Les faisceaux d'ions focalisés (FIB, 1 à 50 keV) sont largement utilisés pour façonner les semi-conducteurs pour la réalisation de dispositifs électroniques.
04 novembre 2019
Les structures de cavité laser en guide d'onde permettent d'obtenir un gain optique élevé ainsi que des seuils de fonctionnement réduits. Ce type de structure permet en outre la réalisation de cavités laser d'une grande compacité, avec l’ajout possible de fonctions optiques intégrées (miroirs de Bragg, coupleurs, capteurs par ondes évanescentes…).
30 octobre 2019
La génération d’ions moléculaires est à la base de nombreuses méthodes d'analyse, comme le SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy), le MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation) ou le FIB (Focused Ion Beam).
10 décembre 2018
Le développement de l’énergie solaire, en compétition avec les autres sources d’énergie décarbonées, demande une recherche continue d’amélioration de l'efficacité de conversion énergétique et une réduction des coûts de production.
14 septembre 2018
Nous vivons dans un univers moléculaire avec plus de 200 petites molécules identifiées dans le milieu interstellaire et l'observation de molécules organiques complexes dans les atmosphères planétaires, comme les lunes de Saturne.
16 mars 2018
La forte augmentation de la demande de stockage, de capacité de calcul et de communication liée au numérique va rapidement rendre obsolète l'interconnexion électrique inter- et intra-puces. D'autres solutions doivent être envisagées, comme la photonique sur silicium.
16 octobre 2017
Le collagène est la protéine la plus abondante dans le corps humain, et sa structure particulière en triple hélice est à l’origine de propriétés mécaniques spécifiques au cartilage (élasticité, robustesse…), dont il est le composant majoritaire.
21 juillet 2017
La réalisation de composants électroniques nanométriques peut nécessiter de façonner les surfaces à l'échelle de l'atome et de nombreuses procédés sont proposés et étudiés. Parmi eux, il a été montré que l’irradiation par des ions rapides permet de structurer une surface à cette échelle ultime.
02 février 2017
La sonde atomique tomographique est un outil unique permettant d’analyser la composition chimique en 3 dimensions à l’échelle nanométrique. L’analyse est basée sur la reconstruction des trajectoires des ions émis par une pointe très fine soumise à un potentiel électrique de quelques dizaines de kV.
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.
10 mars 2016
L’hadronthérapie est une technique de radiothérapie qui met en jeu des faisceaux d’ions accélérés de grande énergie.
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.
03 juillet 2015
Sur Terre, les couches de neige fraiche se transforment lentement sous l'influence du vent, des variations de température ou de l'humidité ambiante en glace compacte. Mais dans l'espace interplanétaire ? L'agglomération initiale d'eau gelée sur les satellites et les comètes ne reste-t-elle pas éternellement une neige/glace "fraiche" ?
Les chercheurs du CIMAP (et al.
23 mai 2015
Le développement de l'instrumentation pour le contrôle des émissions, de la capture et du stockage du CO2 est un objectif technologique majeur, pour répondre aux enjeux posés par l'émission de ce gaz à effet de serre et aux évolutions climatiques associées.
23 mars 2015
Des physiciens du CIMAP, du LPC, de Tokyo Metropolitan University et Argone National Laboratory ont cartographié la probabilité d’interaction, en fonction du paramètre d'impact (échelle sub-nanométrique), entre un ion multichargé et un dimère de gaz rare, paire d'atomes liés par une liaison de Van der Waals.
30 octobre 2014
Élaborer de manière reproductible et bien contrôlée des nanostructures sur une surface solide, pouvant présenter des propriétés originales (détecteurs de gaz, capteur magnétique, réactivité et catalyse, etc…), demande des outils originaux et de bien comprendre les phénomènes de structuration de surface (ruptures de liaison, diffusion, ségrégation, …).
02 juillet 2014
Pour réaliser de nouveaux composants ou capteurs, il est utile de savoir façonner la matière à l'échelle nanométrique, et pour ceci des procédés originaux et innovants doivent être élaborés.
11 mars 2014
Les équipements électroniques sont aujourd'hui de plus en plus performants, car interfacés avec leur environnement, via des objets ou capteurs communicants. Idéalement, ces objets devraient être intégrés "à vie" dans leur environnement, ce qui demande qu'ils soient le plus possible autonomes en énergie.
18 décembre 2013
L'énergie photovoltaïque est une composante importante de la transition énergétique. Il est donc important de rechercher des voies pour améliorer le rendement des cellules, sans augmenter leur coût, en particulier pour la technologie la plus couramment utilisée : la filière silicium.
29 novembre 2013
Jupiter est entouré de lunes glacées qui sont l’objectif de la prochaine grande mission scientifique JUICE (Jupiter icy moons explorer) de l’ESA (European Space Agency).
Publications HAL
Thèses
| 2 sujets IRAMIS/CIMAP |
Dernière mise à jour :
Matériaux 2D sous irradiation pour des fonctionnalités de demain
SL-DRF-24-0400
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024
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| Directeur de thèse : |
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Page perso : https://cv.archives-ouvertes.fr/grygiel-clara
Labo : http://cimap.ensicaen.fr/
Devant les enjeux liés au réchauffement climatique, certaines voies sont au cœur d’études en recherche fondamentale pour optimiser notamment les propriétés de matériaux pour la captation de gaz (CO2 par ex.), la filtration, le dessalement ou la conversion de l’eau en H2 par photocatalyse. Des matériaux bidimensionnels (graphène, MoS2, hBN, etc) nanostructurés par irradiation aux ions ont récemment montré des propriétés uniques et originales permettant d’améliorer l’efficacité de ces processus. L'introduction de modifications à la surface de ces matériaux peut être utilisée pour adapter leurs propriétés à des exigences spécifiques. Les irradiations par les ions lourds rapides comme ceux produits sur l'accélérateur GANIL ou par les ions de basse énergie produits sur le dispositif PELIICAEN du CIMAP, induisent des modifications de surface à l'échelle nanométrique.
Nous proposons au travers de ce sujet de thèse d'accéder à une meilleure compréhension des processus impliqués dans la structuration par faisceaux d’ions et la modification des propriétés de matériaux 2D en fonction de l'influence des différents paramètres d'irradiation sur les modifications radio-induites locales.
Nous proposons au travers de ce sujet de thèse d'accéder à une meilleure compréhension des processus impliqués dans la structuration par faisceaux d’ions et la modification des propriétés de matériaux 2D en fonction de l'influence des différents paramètres d'irradiation sur les modifications radio-induites locales.
Influence du TEL dans la réponse biologique aux irradiations FLASH
SL-DRF-24-0262
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024
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Page perso : https://cimap.ensicaen.fr/spip.php?article206
Labo : https://cimap.ensicaen.fr/spip.php?rubrique113
Des études récentes avec des faisceaux d'électrons et de protons ont montré que l’irradiation à des débits de dose supérieurs à 40 Gy/s peut être aussi efficace pour inhiber la croissance tumorale que l'irradiation à la dose conventionnelle actuellement utilisée (typiquement 1 Gy/min) mais beaucoup moins toxique pour les tissus sains. Ce phénomène est connu sous le nom « d'effet FLASH ». Cet effet est considéré comme l'une des découvertes les plus importantes de l'histoire récente de la radiobiologie en raison de son potentiel d'amélioration de la fenêtre thérapeutique entre le contrôle tumoral et la toxicité tissulaire normale. Des études récentes montrent que les mécanismes biologiques de l’effet FLASH sont liés à l’oxygénation différentielle des tissus. Cependant, les mécanismes exacts des effets biologiques cellulaires des irradiations FLASH ne sont pas complètement clairs et certains sont même contradictoires.
L’objectif de ce projet est une caractérisation moléculaire de l’effet FLASH sur un système modèle parfaitement maîtrisé in vitro. Les irradiations FLASH de cellules cancéreuses et de cellules saines seront comparées à des irradiations à débit de dose conventionnel en utilisant des électrons et des ions carbones dans les deux laboratoires associés. L’effet différentiel sera rapporté au condition d’oxygénation des cellules, au métabolisme REDOX / mitochondrial et aux modifications générales du métabolisme cellulaire.
L’objectif de ce projet est une caractérisation moléculaire de l’effet FLASH sur un système modèle parfaitement maîtrisé in vitro. Les irradiations FLASH de cellules cancéreuses et de cellules saines seront comparées à des irradiations à débit de dose conventionnel en utilisant des électrons et des ions carbones dans les deux laboratoires associés. L’effet différentiel sera rapporté au condition d’oxygénation des cellules, au métabolisme REDOX / mitochondrial et aux modifications générales du métabolisme cellulaire.
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