L’adaptation d’impulsions lumineuses ultracourtes est un moyen prometteur d’étudier des questions fondamentales sur la dynamique électronique ultrarapide dans la matière, avec de nouvelles applications technologiques à la clé. Le projet actuel fait progresser la physique de l’attoseconde en s’attaquant à deux goulets d’étranglement majeurs :
(i) Comment générer des impulsions XUV attosecondes accordables en fréquence et porteuses d’un moment angulaire de spin ou orbital ?
L’accordabilité est cruciale pour sonder les signatures résonantes dans la dynamique électronique et de magnétisation de la matière à l’échelle de temps attoseconde.
Nous proposons de façonner une paire d’impulsions femtosecondes d’une manière originale, puis de les combiner en utilisant des lignes de retard attosecondes, afin d’entraîner la génération d’impulsions XUV par la génération de hautes harmoniques.
Le spectre XUV généré sera continuellement accordable, avec un contrôle par le délai.
Ces impulsions XUV seront utilisées pour sonder la dynamique des électrons à l’échelle de l’attoseconde, en commençant par des cibles simples et en poursuivant avec des matériaux bidimensionnels complexes.
(ii) La dynamique de l’aimantation à l’échelle de la femtoseconde a été découverte il y a 25 ans, mais reste un sujet très débattu et imparfaitement compris.
Non seulement la théorie est extrêmement difficile, mais les données expérimentales restent incomplètes. Aujourd’hui, il est difficile de sonder l’aimantation dans toutes les directions de l’espace à ces échelles de temps.
De plus, les signaux optomagnétiques ne sont pas clairement isolés du bruit de fond.
La deuxième nouveauté de ce projet réside dans l’exploitation complète de tous les degrés de liberté de la lumière pour sonder la dynamique de l’aimantation ultrarapide des éléments du bloc d, qui jouent un rôle central dans le développement des dispositifs optoélectroniques.
En exploitant les tourbillons de lumière XUV générés par des impulsions IR façonnées, nous serons en mesure de dresser un tableau complet de la dynamique de l’aimantation à l’échelle de la femtoseconde.
Les avantages potentiels de ce projet pourraient être étendus à la démonstration de notre capacité à contrôler l’excitation lumineuse et à sonder en 3D la dynamique des quantités non scalaires, qui sont omniprésentes dans la matière condensée et la physique des surfaces et des interfaces.
Enfin, ce projet rassemble l’expertise complémentaire de quatre chercheurs accomplis, originaires d’Inde et de France, afin d’atteindre de manière réaliste les objectifs ambitieux mentionnés.