Comprendre comment la matière, constituée d’atomes qui interagissent entre eux, s’assemble et s’organise, ses propriétés à l’échelle macroscopique issues de celles à l’échelle atomique, reste un enjeu constant de recherche fondamentale, qu’il est possible d’aborder par l’expérience, la modélisation ou avec les outils de la physique statistique.
Structures et propriétés sont aussi fonction de la taille du système (nanostructures notamment), ou de la présence d’une surface ou d’une interface. Sous sa forme fluide, la matière peut s’écouler et les phénomènes de turbulence, ou encore la transition vers l’état solide, posent encore des problèmes fondamentaux de premier ordre.
Ces études sont le plus souvent en lien avec l’usage et les applications des matériaux, fonctions de leurs propriétés structurelles, électroniques, quantiques, mécaniques, magnétiques, thermiques, optiques, chimiques, ou encore de transport (diffusion, défauts, effets d’irradiation…).
Comprendre la structure et l’activité des macromolécules complexes (protéine, ADN…) ou comment les matériaux interagissent avec les éléments constitutifs du vivant apportent des clés pour la compréhension des fonctions biologiques, ou encore sur leur potentielle toxicité.
Enfin, l’étude des matériaux et de leurs propriétés nécessite de développer une instrumentation adaptée, développée au laboratoire (spectromètres neutrons, microscopies, dispositifs optiques, ou d’irradiation…). Les équipes de l’IRAMIS sont également très présentes auprès des grands instruments (lignes de diffusion de neutrons, utilisation du rayonnement synchrotron…).
Retrouvez les principales thématiques abordées dans ce domaine par les équipes de l’IRAMIS :
Structure :
- Structure atomique, chimique (toute les Unités de l’IRAMIS),
- Mécanismes de croissance et d’autoorganisation des matériaux, assemblage contrôlé, microfluidique (NIMBE/LIONS),
- Matériaux et nanosciences – Études par diffraction de neutrons ou de rayons X (LLB/NFMQ) – Nanomatériaux et dispositifs innovants (LSI/PCNO)
- Études de la matière molle (LLB/MMB),
- Fluides et turbulence (SPEC/SPHYNX), fluides confinés (LLB/MMB)
Propriétés :
- Propriétés quantiques, supraconductivité, (LLB/NFMQ, SPEC/GQ et GNE),
- Propriétés magnétiques, multiferroïques (SPEC/LNO et LENSIS) et Matériaux quantiques fortement corrélés et magnétisme (LLB/NFMQ),
- Dynamique, mécanique, physique statistique et transitions de phase (SPEC/SPHYNX),
- Phénomènes hors équilibre et multi-échelles & physique statistique (SPEC/SPHYNX et LLB/NFMQ),
Matière excitée :
- Excitations électroniques et défauts structuraux (CIMAP) – Effets d’irradiation et vieillissement des matériaux (CIMAP, NIMBE/LIONS et LSI),
- Verres et matériaux désordonnés – effets d’irradiation dans les verres (LSI, CIMAP),
- Molécules biologiques sous excitation UV-visible (LIDYL/DICO)
- Biophysique – biochimie (LLB/MMB), interaction nanomatériaux / molécules biologiques, toxicité (NIMBE/LIONS, CIMAP/ARIA et MADIR),