Défauts, désordre et structuration de la matière
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L’étude des défauts aux différentes échelles est un thème fédérateur pour les équipes du LSI, tant au plan expérimental que théorique, et regroupe les études sur :

  1. défauts à l’échelle atomique dans les verres, les semi-conducteurs III-V que nous pouvons identifier finement grâce aux développements instrumentaux en cours ;
  2. défauts d’irradiation dans les semi-conducteurs de cellules solaires spatiales dont nous étudions la dégradation des performances ;
  3. désordre protonique inter-couche dans les hydroxydes lamellaires et conséquences vis-à-vis de la réactivité.

Un deuxième thème se greffe naturellement sur ce premier axe, en regroupant les projets liés à la structuration de la matière :

  1. pour la conception de nouveaux matériaux et interfaces optimisés du point de vue des propriétés, en jouant sur les défauts ponctuels ou étendus,
  2. l’étude de la structure cristalline de composés sulfo-alumineux et de ses conséquences sur la réactivité.

A cette thématique s'ajoute l’étude de la structuration des verres phosphates par irradiation.

 
#3516 - Màj : 23/01/2023
Faits marquants scientifiques
Dans un article publié dans ACS Macro Letters, une équipe de physico-chimistes décrit une nouvelle approche qui utilise les neutrons et la lumière pour suivre in situ l’autoassemblage de polymères amphiphiles dans des conditions proches de l’équilibre. Ces résultats ouvrent de nombreuses possibilités pour observer et mieux comprendre l’organisation de macromolécules biologiques ou synthétiques complexes en milieu aqueux.

 

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). Ces "centres colorés" sont optiquement actifs et leur excitation produit une absorption de la lumière dans le domaine visible, responsable de la coloration des cristaux (reconnus alors comme "pierres précieuses"). Comprendre le mécanisme de création de ces centres colorés est important pour maîtriser leur utilisation en tant qu’émetteur ou détecteur de lumière, et également pour la manipulation de leurs propriétés de spin, et leur utilisation potentielle en tant que bit quantique (qubit) pour les applications en informatique quantique.

Dans le nitrure d’aluminium (AlN, présentant un gap de ~ 6 eV), le défaut complexe neutre, constitué d'une lacune / oxygène (VAl-ON), présente les caractéristiques nécessaires pour porter un qubit (système à 2 niveaux). Un tel centre peut se former au cours de la croissance du matériau en présence d’impuretés contenant de l’oxygène ou par irradiation ionique.

Les chercheurs du CIMAP ont étudié la formation de ce type de centre coloré par irradiation en utilisant les ions lourds rapides (SHI) du GANIL. Les irradiations sont réalisées sous différentes atmosphères contrôlées (vide, pression partielle d’oxygène ou de gaz rare) pour étudier les effets couplés de la création de défauts ponctuels et l’introduction/diffusion d'impuretés dans la couche d'AlN. Par un réglage fin de l'atmosphère d'irradiation, l'activation ou l'inhibition de ces centres colorés peuvent être contrôlées.

 

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