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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants scientifiques 2024

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. Cette chimie du milieu interstellaire nécessite la présence de molécules "briques élémentaires" et un apport d'énergie, principalement par le rayonnement cosmique composé de lumière, de particules de haute énergie et d'ions massifs. Si le flux d'ions est faible dans le milieu interstellaire, les collisions avec ces ions présentent de très grandes sections efficaces de réaction.

Les composés du fer sont des éléments indispensables au métabolisme de la majorité des êtres vivants, et il est fondamental de comprendre leur origine et toute la chimie qui leur est associée. Si le ferrocène n'a encore été détecté dans l'espace, le cation Fe+ (métal le plus abondant dans l'espace) et les cycles cyclopentadiényles C5H5- ont été détectés. Afin d'explorer plus largement les réactions chimiques possibles dans ce milieu très dilué, il est important de connaitre l'ensemble des voies de fragmentation du ferrocène sous l'impact d'ions.

L'étude expérimentale réalisée par l'équipe AMA du CIMAP, complétée par l'effort de modélisation de théoriciens de l'Université de Madrid, montre que la collision d'ions multichargés induit une simple ou double ionisation par échange de charge, suivie d'une riche dynamique de fragmentation avec une grande diversité de fragments obtenus. Une de ces voies révèle de façon inattendue une fragmentation retardée qui a pu être expliquée par la population d´un état électronique excité spécifique.

Reste à établir le lien possible entre cet ensemble de données fondamentales et les observations spatiales, objectif majeur de l'astrochimie actuelle.

12 juillet 2024
Le 11 juillet 2024 restera gravé dans la mémoire des chercheurs du CEA : ce jour-là, Anne L’Huillier et Pierre Agostini, lauréats du Prix Nobel de physique 2023, ont chacun remis un exemplaire de leur médaille Nobel, au laboratoire Iramis/Lidyl, où ils ont grandement œuvré tout au long de leur carrière scientifique.

 

18 avril 2024

L’intrication quantique permet de recueillir davantage d'informations que ce que les approches classiques peuvent offrir. Ce phénomène a servi de concept central derrière le développement fulgurant de la science et de la technologie de l'information quantique au cours de la dernière décennie.

Bien qu'Einstein lui-même se soit montré sceptique à l’interprétation de la mécanique quantique permettant l’existence d’une interaction "étrange" à distance, ce qui illustrait son malaise à propos de l'idée que deux particules puissent instantanément affecter l'état l'une de l'autre, quelle que soit la distance les séparant, l'effet photoélectrique, décrit par l'équation photoélectrique qu’il a lui-même proposée :

hν + A → eph- + A+

présente une occasion unique d'étudier l'intrication quantique, comme le montre une large collaboration internationale rassemblée autour du laser à électrons libres FERMI à Trieste (Italie) : lors de l’interaction d’un atome (A) avec un photon (hν), le photoélectron (eph-) et l'ion (A+) soumis à un champ laser intense composent un unique état intriqué. La mesure de l'énergie cinétique de l'électron émis fournit des informations sur l'état quantique précis de l'atome au moment de son ionisation (habillé ou non d'un photon selon l'intensité du laser)

06 mars 2024

Explorer la matière nécessite des faisceaux sondes de lumière (photons lasers, rayons X…), de neutrons, d'électrons, voire d'atomes, de molécules ou d'ions. Chaque type de faisceau interagit de façon très spécifique avec la matière : les rayons X sont fortement diffusés par les éléments lourds, tandis que les neutrons présentent le grand avantage d'être fortement diffusés par les éléments légers et sensibles au magnétisme.

Les faisceaux de neutrons sont ainsi devenus un outil analytique important des scientifiques dans les domaines aussi divers que la physique et la chimie de la matière condensée, la science des matériaux et de la matière molle, les sciences de la vie ou encore la géoscience. Ils sont aussi utilisés comme sonde dans de nombreux domaines industriels, l’identification de matériaux, la radiographie, la validation de résistance aux rayonnements, la qualification d’assemblages métallurgiques…

 

 

23 avril 2024

L'électronique, à la base de l'informatique et donc du traitement de l'information, est fortement consommatrice d'énergie. La dissipation d'énergie est essentiellement liée aux effets résistifs et au transport des charges. Chaque électron possède également un moment cinétique de spin qui s'oriente "up" et "down" selon la direction du magnétisme local. Portée par ce spin, l'information peut alors être traitée par un simple retournement local de son orientation et sans transport de charges, ce qui peut permettre de réduire drastiquement la consommation électrique du dispositif.

Mais comment réaliser la nécessaire conversion d'une information portée par les spins en un courant ou une polarisation électrique ?

L'équipe LNO du SPEC, en collaboration avec une équipe du DQMP de l'Université de Genève, montre par une analyse de symétrie que la conversion d'une polarisation de spin en courant de charge à l'interface LaAlO3/SrTiO3 est dominée par le couplage avec des électrons présentant une fonction d'onde porteuse d'un moment cinétique orbital (fonction d'onde hélicoïdale), plutôt qu'avec le spin de ces électrons.

Ce résultat ouvre la voie à une plus large utilisation du moment angulaire orbital pur pour le stockage et le traitement de l'information.

29 mars 2024

Les "derechos" sont des orgages violents avec un front d'avancée s'étendant sur plus de 100 km en longueur et des vents en rafales dépassant généralement les 100 km/h . Ils se déplacent rapidement en ligne droite sur une distance à l'échelle d'un continent, d'où leur appellation empruntée à l'espagnol signifiant "tout droit".

Plus fréquents aux États-Unis (de l'ordre d'une quinzaine d'événements annuels), leur occurence augmente en Europe avec la transition cimatique comme le montre l'étude statistique menée par une collaboraiton de chercheurs du SPEC/SPHYNX et du LSCE.

 

12 février 2024

Dans le domaine de la spintronique, les chercheurs étudient depuis plusieurs années le transport de spin dans les films minces de grenat yttrium fer (YIG), qui est un oxyde magnétique, bien meilleur conducteur de spin que les métaux. Ces films possèdent de multiples applications en électronique de spin et photonique.

De plus, il a été suggéré que cet isolant magnétique pourrait en principe pouvoir atteindre un régime de superfluidité, où le transport de spin se produirait sans friction. Ces capacités exceptionnelles sont-elles finalement réalisables ? Et quelles sont les propriétés des ondes magnétiques réellement observables dans ce matériau ?

24 janvier 2024

Une collaboration de physiciens a réalisé un nouveau type de bit quantique supraconducteur à basse fréquence (MHz au lieu du GHz) dont la sensibilité aux charges électriques est à même de permettre le contrôle et la mesure de l’état quantique d’un micro-résonateur mécanique.

Le dispositif fournit un composant qui peut permettre des avancées sur une physique nouvelle mêlant gravitation et mécanique quantique.

12 juillet 2024
Jeudi 11 juillet, le Conseil européen de la recherche a annoncé les 100 nouveaux récipiendaires de la bourse "ERC-Proof of Concept". Porté par Thibault Cantat (PI) et Marie Kobylarski, le projet UPCYCLON est l’un des lauréats de cette première vague de l’édition 2024.
11 avril 2024

 

Le monoxyde de carbone (CO) est un composant essentiel de l’industrie pétrochimique, permettant de former des monomères, briques de base pour la production de polymères et plastiques. Dans le cadre d’un programme de recherche autour de l’utilisation de CO comme intermédiaire réactif issu de ressources renouvelables (dont le CO2), l'équipe du NIMBE/LCMCE a élaboré de nouveaux systèmes catalytiques permettant :

  • de limiter l’usage des métaux, en les substituant en partie par des co-catalyseurs à base de fluorophosphoniums (R3PF+),
  • de concevoir une nouvelle synthèse d’anhydride succinique C4H4O3, un monomère, à partir d’acide acrylique CH2=CHCOOH et de monoxyde de carbone.

Ces travaux ont fait l’objet de deux publications et de deux demandes de brevets.

19 février 2024

Face à la nécessaire transition énergétique pour éviter l'émission massive de CO2 liée à l'usage des produits pétroliers, la filière hydrogène-énergie verte est souvent mise en avant. Par ailleurs, les besoins de la chimie nécessitent aussi une source d'hydrogène non issue de produits carbonés fossiles. Une voie de production de cet hydrogène est la dissociation photocatalytique de l’eau qui utilise le rayonnement solaire associé à un photocatalyseur.

L'étude de l'équipe LEDNA du NIMBE en collaboration avec l'ICPEES, montre que les surfaces de nano-diamants oxydés produits par détonation permettent d'obtenir un bon rendement photo-catalytique,de production de H2 équivalent à celui obtenu avec des nanoparticules de TiO2, qui constitue une référence dans ce domaine.

 

16 février 2024

L'IRM (basée sur la Résonance Magnétique Nucléaire - RMN)* est une méthode d'analyse et d'imagerie bien connue pour son utilisation en médecine pour le diagnostic clinique. La technique est également très utilisée en chimie, biologie ou encore pour l'étude des matériaux.

Une nouvelle méthode, récemment développée et basée sur l'IRM, permet d'explorer l'aimantation locale de surface d'un objet. Applicable à l'étude de processus électrochimiques, la méthode peut ainsi permettre d'améliorer les dispositifs de stockage d'électricité des équipements nomades.

Cette technique originale, mise au point sur la plateforme RMN du NIMBE au CEA-Saclay, utilise un spectromètre RMN à grande ouverture (Brücker Avance - Super-Wide-Bore NMR instrument NEO, 7T), des techniques avancées d'IRM et des capteurs RF ultra-sensibles fabriqués sur mesure. Ce nouveau procédé d'analyse a pu être mis en œuvre avec succès pour l'étude operando de batteries. Elle révèle en particulier une série de phénomènes électrochimiques fondamentaux, associés au transport des ions lithium dans les matériaux d’électrode positive de cellules Li-ion commerciales de type "pouch".

02 janvier 2024

Le patrimoine artistique et archéologique métallique cuivreux nécessite une protection spécifique contre la corrosion. Pour ces œuvres, la présence d’une couche épaisse de produits de corrosion doit être préservée, ce qui impose des contraintes supplémentaires, et rend les produits industriels existants peu adaptés. De plus, la protection doit-être performante, facilement applicable, et non toxique pour les usagers et l’environnement [1].

Deux équipes du NIMBE (LAPA et LEDNA) se sont orientées vers l'étude de procédés sol-gel dopé en acides carboxyliques [3], composés complexants du cuivre, à même de générer un effet hydrophobe protecteur en surface.

Les analyses structurales et chimiques ont permis de caractériser la couche de protection formée sur des échantillons de cuivre corrodés depuis une centaine d’années. Il est montré que le "sol" a pénétré et gélifié à l’intérieur des porosités de la couche de produits de corrosion et que l’acide carboxylique a bien complexé le cuivre et reste présent en excès. La surface poreuse est ainsi rendue hydrophobe.

La formulation de cette solution de protection doit maintenant être optimisée pour permettre l'application par pulvérisation dans des conditions environnementales variables et la rendre compétitive sur le marché de la restauration.

10 juin 2024

Une découverte surprenante a permis d'identifier pour la première fois de la supraconductivité non-conventionnelle dans des cristaux d'un minéral naturel : la miassite Rh17S15. Ceci montre que la supraconductivité "non-conventionnelle" n'a rien d'intrinsèquement "artificielle".

26 avril 2024

Une étude menée par une équipe du LSI (UMR CEA-CNRS), en collaboration avec France Ciment, porte sur la recherche de nouveaux composés de substitution pour le ciment Portland, pouvant permettre de réduire l'émission de CO2 lors de son élaboration. Cette émission est aujourd'hui principalement liée à la formation du clinker par calcination du calcaire à haute température (~ 1450 °c) et aussi fonction du mode de chauffage utilisé.

Pour ceci un ensemble de matériaux vitro-cristallins pouvant être utilisés comme composants de substitution est caractérisé, avec comme objectif d’identifier les meilleurs composés susceptibles de préserver de bonnes performances en termes de résistance mécanique et durabilité du matériau.

 

 

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