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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants scientifiques 2022

29 mars 2022

En 1905, l’interprétation théorique de l’effet photoélectrique (émission d’un électron suite à l’absorption d’un quantum de lumière, le photon) proposée par Einstein allait révolutionner la physique. Du fait de son extrême rapidité, ce processus fondamental a longtemps été considéré comme instantané. Ce n’est que depuis une dizaine d’années que le développement des sources de lumière ultrabrève et de la métrologie attoseconde* (1 as= 10-18 s) a permis d’accéder à l’aspect temporel de ce processus ultrarapide, souvent au détriment de l’aspect spatial.

Une expérience menée sur la plateforme ATTOLab au CEA Paris-Saclay par une collaboration française composée de chercheurs du CEA, du CNRS, de l'Université Paris-Saclay, de Sorbonne Université et de l'Université Lyon 1 a permis pour la première fois de reconstruire le film tridimensionnel d'un processus de photoémission, au niveau atomique et à l’échelle attoseconde.

La photoémission étant par ailleurs à la base des méthodes d'analyse spectroscopique parmi les plus fines, ces travaux ouvrent la voie à une compréhension approfondie des effets de corrélations électroniques dans la matière, depuis les atomes et les molécules jusqu’aux solides, et à l’œuvre notamment au cours des réactions chimiques.

11 mai 2022

Du fait même de sa structure moléculaire, l'eau présente un très grand nombre d’anomalies physico-chimiques par rapport à un liquide ordinaire avec un diagramme de phases complexe.  On peut par exemple mettre le liquide en surfusion jusqu’à 235 K (-38°c) à pression atmosphérique, mais sa cristallisation reste inévitable, entrainant une expansion du volume à l'origine de multiples problèmes. 

Par l'ajout de glycérol, il est possible de préserver l'état liquide à des températures bien plus basses et d'en observer les propriétés structurales en ralentissant considérablement la cinétique de cristallisation. Au-delà de l'intérêt fondamental sur la compréhension de la dynamique de l'eau surfondue, ce type d'étude présente un grand intérêt pour les applications en cryo-préservation biologique et contribuer à en définir les meilleures conditions thermodynamiques de mise en œuvre.

Les expériences réalisées, notamment par diffusion de neutrons polarisés avec la possibilité de distinguer les diverses contributions moléculaires, montrent que même au sein la phase vitreuse d’une solution eau-glycérol, l’eau pure finit par cristalliser.  La description approfondie des phases obtenues permet ensuite d'infirmer un modèle théorique largement cité de l’eau, proposant l'existence d'une nouvelle phase à basse température, composée de 2 liquides de densité différente, associée à un nouveau point critique.

 

08 février 2022

Les aimants mono-moléculaires suscitent une attention scientifique croissante et ceci depuis trois décennies. Ils diffèrent des aimants métalliques conventionnels par le fait que l'ordre magnétique ne résulte pas d'un ordre à longue distance, mais de la capacité d'alignement de chaque molécule individuelle. L'un des principaux défis dans ce domaine réside dans le contrôle structurel de l'anisotropie magnétique moléculaire qui doit être uni-axiale. Dans cette optique, la technique de diffraction de neutrons polarisés (DNP) développée au laboratoire Léon Brillouin (LLB) offre la possibilité unique de mesurer l’amplitude du moment magnétique et la direction des principaux axes d'anisotropie magnétique d’un ion magnétique par rapport à l'orientation des molécules.

Dans le but d’améliorer les caractéristiques des aimants mono-moléculaires, deux nouveaux complexes iso-structuraux à base de Dy3+ et Ho3+ ont été synthétisés. Ils présentent une forte anisotropie magnétique, avec des barrières de relaxation magnétique respective de 600 K et 270 K. Les mesures réalisées au LLB fournissent la première preuve expérimentale que le composé Dy a une anisotropie magnétique quasi-uniaxiale avec une contribution transverse nulle, alors qu'elle est significative pour le composé Ho, ce qui peut être attribué à l'interaction moins favorable du champ cristallin avec la distribution de charge de l’ion Ho.

 

 

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