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Univ. Paris-Saclay

Faits marquants scientifiques 2021

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. Ces effets doivent en effet être maitrisés pour l'utilisation de ces matériaux en milieu hostile (nucléaire, ou spatial…), et ils peuvent aussi offrir de nouvelles possibilités pour façonner la matière à l'échelle nanométrique. Cette recherche, au cœur des compétences du CEA, concerne de multiples applications, en particulier des dispositifs électroniques : capteurs, électronique très haute fréquence, opto-électronique, LEDs… Parmi ces dispositifs, on note ceux élaborés à partir de nitrure de gallium (GaN) semiconducteur intrinsèque, mais ce composé est cependant connu pour être peu sensible aux rayonnements ionisants.

Une description fine des défauts formés dans le GaN sous irradiation par les ions lourds rapides du GANIL a été obtenue en combinant expérience et simulation grâce à une collaboration entre le CIMAP de Caen, l’IPFN de Lisbonne et l’Université d’Helsinki. Les traces latentes formées sous irradiation sont constituées de poches amorphes et de bulles de N2 qui induisent des contraintes locales. Il est ensuite montré qu’à haute fluence le niveau de dommages attendu est pourtant considérablement réduit, en raison de la recristallisation qui se produit avec le chevauchement des traces latentes, aussi bien dans les zones amorphisées que celles partiellement désordonnées. Ainsi, l'extraordinaire résistance à l'irradiation aux ions lourds du GaN est mise en évidence et expliquée, ce qui permet de le préconiser pour un usage potentiel en environnement radiatif intense ou encore comme couche mince dans les procédés d'élaboration de composants.

 

15 juin 2021

Les propriétés chimiques, optiques et électroniques d’une molécule sont principalement déterminées par ses orbitales occupées de plus haute énergie. La manière dont ces orbitales évoluent, se forment ou se brisent, est une information essentielle pour la compréhension de mécanismes réactionnels. Observer ces dynamiques est un défi considérable, qui a motivé le développement de la spectroscopie attoseconde (10-18 s), à même de fournir la résolution spatio-temporelle requise. Cependant, les techniques de cartographie actuelles sont unidimensionnelles, et ne peuvent capturer sans hypothèse préalable la fonction d’onde d’une orbitale moléculaire, une grandeur par essence complexe et multi-dimensionnelle.

Le groupe ATTO du LIDYL au CEA-Saclay, en collaboration avec le Laboratoire LCPMR, Sorbonne Université, et le LBNL de Berkeley en Californie, a développé une nouvelle approche de cartographie attoseconde, permettant de reconstruire avec grande précision des orbitales électroniques moléculaires à plusieurs dimensions [1]. Dans cette méthode, ici appliquée aux deux orbitales occupées les plus hautes en énergie (HOMO et HOMO-1) du diazote, les molécules à étudier sont alignées et soumises à un champ laser, donnant lieu à la génération de rayonnement extrême ultraviolet (UVX). L'analyse de l’intensité, de l'énergie de photon et de la phase de cette lumière UVX permet de reconstruire les orbitales mises en jeu dans cette émission de lumière.

20 avril 2021

L'observation de la dynamique électronique à l’échelle attoseconde (1 as = 10-18 s) est aujourd'hui devenue possible sur des systèmes atomiques, puis moléculaires et en phase condensée, grâce à la disponibilité d’impulsions lumineuses de durées inférieures à la femtoseconde et utilisées dans des dispositifs pompe-sonde.

Après de spectaculaires démonstrations initiales, le domaine butte cependant aujourd’hui sur la nécessité d’acquérir des signaux de plus en plus faibles, ce qui requiert des temps d’accumulation de plus en plus longs, typiquement de quelques heures. Pour réduire ce temps, une première voie exploitée est d'augmenter la cadence des tirs. Une seconde consiste à stabiliser finement le délai entre les deux impulsions pompe (XUV) et sonde (IR), pour obtenir un signal accumulé de bien meilleure qualité.

Une nouvelle méthode efficace de stabilisation de ce délai vient d'être obtenue sur le laser FAB10 de la plateforme ATTOLab-Orme [5] : le mélange d'une impulsion harmonique XUV attoseconde et de l'impulsion IR de sonde photoionise des atomes de gaz rare selon plusieurs voies possibles qui interfèrent entre-elles. La mesure de l'état d'interférence pour plusieurs harmoniques donne une mesure très précise du délai entre les 2 impulsions, et fournit un bon signal de stabilisation par contre-réaction.

Sur plus d’une heure, le délai ainsi stabilisé montre des fluctuations d'amplitude réduite à 28 as RMS et des expériences de 3 heures avec cette précision ont été récemment réussies. Cette nouvelle technique, laisse augurer de la possibilité de mesures de dynamiques originales sur les lignes attosecondes de la plateforme ATTOLab au LIDYL.

 

10 juin 2021
Les équipes NIMBE/LIONS du CEA-Iramis et "Régulation transcriptionnelle des génomes" de CEA-Joliot/I2BC se sont associées pour développer et valider un système innovant d’automatisation de cultures de cellules. Basé sur la microfluidique, il permet de réaliser à grande échelle et avec un gain de temps considérable des expériences essentielles pour comprendre les mécanismes cellulaires mis en jeu lors d’événements de mutation de l’ADN.

 

04 octobre 2021
Grâce à la combinaison de sources de neutrons de haute brillance (à l'Institut Laue Langevin - ILL) et d'expériences innovantes en mode operando développées par le CEA-Irig, le CEA-Iramis et leurs partenaires, la diffusion des neutrons devient un outil majeur pour le développement de dispositifs de production et de stockage d'énergie propre.

 

05 avril 2021

Au laboratoire Léon Brillouin, et pour le monde de la diffusion de neutrons, ce mois de mars 2021 a été marqué par un évènement important : la 1ère mise sous faisceau de neutrons de l‘instrument SHARP*, nouveau spectromètre de neutrons à temps de vol, auprès du réacteur européen de l'Institut Laue Langevin (ILL) de Grenoble.

Fruit d'une étroite collaboration CEA-CNRS-ILL, avec l'apport de l’accord Franco-Suédois en faveur de l'instrumentation en diffusion de neutrons, ce nouveau dispositif remplace le spectromètre IN6, installé depuis le milieu des années 80 à l’Institut Laue Langevin à Grenoble.

Les toutes premières études montrent que le dispositif est pleinement opérationnel et pourra très bientôt être ouvert aux dépôt de projets d'expériences.

26 février 2021

La structure des protéines est en lien étroit avec leur fonction. Ainsi, sonder les états de repliement et d'oligomérisation des protéines est un défi majeur en biologie.

Grâce au développement d’un dispositif spécifique, nous avons montré que l’utilisation de la haute pression (HP), associée à des méthodes de caractérisation structurale, est un outil puissant pour caractériser la struture des protéines et révéler des intermédiaires subtils de dépliement, qui seraient inaccessibles par d’autres méthodes de dénaturation.

06 avril 2021
Des chercheurs des équipes Nanoélectronique et Modélisation et Théorie du SPEC, en collaboration avec des expérimentateurs du NTT-BRL et du NIMS (Japon) et des théoriciens du KAIST (Corée), ont mis au point de nouveaux séparateurs accordables d'ondes électroniques au sein du graphène, dont le principe utilise ses symétries cristallines. En utilisant ces séparateurs de faisceau, les chercheurs montrent qu'il est possible de réaliser l'analogue électronique d'un interféromètre optique de type Mach-Zehnder, dont la transmission des séparateurs peut être ajustée. L'analyse des interférences quantiques électroniques observées montre que le graphène pourrait être utilisé pour réaliser des circuits quantiques complexes avec l'avantage d'un très haut degré de robustesse à la décohérence.

 

 

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