ATTOphysique

Responsable du groupe Attophysique :

Objectifs scientifiques

Le développement des lasers ultrabrefs produisant des impulsions intenses parfaitement contrôlées de quelques cycles optiques a ouvert des perspectives insoupçonnées. Il est ainsi devenu possible de contrôler leur interaction avec la matière avec une précision femtoseconde (fs) voire attoseconde (as) et, en particulier, de créer des sources secondaires de rayonnement XUV de durée attoseconde en utilisant le processus de génération d’harmoniques d’ordre élevé (HHG). Ces sources IR-fs/XUV-as avancées permettent de sonder la structure et la dynamique de la matière sur les échelles atomiques/électroniques de temps et d’espace (Angström). Les possibilités inédites de contrôle de ces dynamiques et les importantes retombées potentielles ont fait de ce domaine un sujet brûlant dans la communauté scientifique avec une concurrence internationale intense.

 

En se fondant sur l’expertise développée au cours des 30 dernières années, le Groupe AttoPhysique s’est donné les principaux objectifs suivants:

I) comprendre et contrôler la dynamique de rediffusion en champ laser intense d'un électron avec le cœur ionique, qui conduit à plusieurs processus importants, tels que la diffusion élastique ion-électron, l’ionisation multiple, ou la recombinaison avec émission d’impulsions attosecondes de lumière XUV;

II) développer les technologies attosecondes, c'est-à-dire la synthèse de sources attosecondes avec des propriétés contrôlées (polarisation, impulsions uniques/multiples séparées dans l'espace/temps,...), leur caractérisation avancée à l'aide de la métrologie attoseconde, la construction de lignes de lumière attoseconde intégrées, stables et fiables pour les utilisateurs;

III) développer de nouveaux types de spectroscopies (spectroscopie harmonique, spectroscopie de photo-ionisation attoseconde) utilisant l'émission attoseconde afin d'étudier les dynamiques électroniques et nucléaires ultrarapides  en phase gaz;

IV) développer de nouvelles techniques d'imagerie sans lentille avec des résolutions temporelles (atto/femto) et spatiales (nano) permettant de résoudre des dynamiques de processus variés (renversements de spin de nano-domaines magnétiques Co/Pd, imagerie de cellules biologiques);

V) Etudier la génération d’harmonique dans les solides : semiconducteurs, diélectriques, matériaux 2D (graphène, MoSe2, …), riche d’applications potentielles: production d’impulsions attosecondes « all-solid-sate », manipulations spatio-temporelles (contrôle du moment angulaire orbital ou de spin), nanoplasmonique, optoélectronique pétahertz.

      

Sujets de recherche

  

 

 

 

 

 
#1149 - Màj : 02/09/2022
Thèmes de recherche

Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry

While the pulse durations of infrared lasers are reaching the fundamental limitation imposed by the duration of the optical cycle (a few femtoseconds), High-order Harmonic Generation has recently opened a new field by accessing the attosecond regime (1as = 10-18 s). HHG spectra are made of lines corresponding to the odd multiples of the fundamental laser frequency, and can cover a very broad spectral range, from visible light to soft X-rays.

 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
Interaction lumière-matière

Interaction lumière-matière

La lumière, onde électromagnétique, porteuse d'un champ électrique et magnétique oscillant interagit fortement avec les particules chargées et principalement avec les électrons des atomes, des molécules ou de la matière condensée sous toutes ses formes. Elle intervient ainsi directement dans de nombreux processus physiques et chimiques.

Interaction laser-matière en champ fort

 La thématique "Interaction laser-matière en champ fort" associe trois groupes de recherche du LIDyL : Attophysique Le groupe ATTO étudie la production par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un gaz d'impulsions de lumière dans l'extrême UV (10-100nm), de durée ultra-brève, typiquement une centaine d'attosecondes (1as=10-18s).......

 Interaction laser-matière en champ fort
Voir aussi
Voir aussi
Hommage à Bertrand Carré : Hommage à Bertrand Carré C’est avec une grande émotion que nous apprenons la disparition de notre collègue et ami Bertrand Carré. Il s’est battu avec un courage impressionnant contre la grave maladie diagnostiquée en juillet 2016.
Faits marquants scientifiques
21 novembre 2023
La possibilité de produire des flashs de lumière de durée attoseconde offre l'outil nécessaire pour suivre la dynamique des électrons dans les atomes, les molécules ou la matière condensée, ce qui permet de mieux comprendre l'organisation et l'évolution de tout ce qui nous entoure.
10 octobre 2023
Pierre Agostini est un physicien français pionnier de la physique ultrarapide à l’échelle de l’attoseconde (le milliardième de milliardième de seconde), actuellement Professeur émérite à l’Université d’état de l’Ohio.
07 octobre 2023
Anne L’Huillier est une physicienne franco-suédoise pionnière de la physique ultrarapide à l’échelle de l’attoseconde (le milliardième de milliardième de seconde).
11 septembre 2023
L'électron est porteur de la charge électrique élémentaire et d'un spin. Avec l'avènement de la spintronique (ou électronique de spin), ou encore le fait que le spin peut être le support de l'information quantique (qubit), les recherches se poursuivent pour mieux comprendre et maitriser la dynamique du spin de l'électron.
11 juillet 2023
Depuis les débuts de la science ultrarapide, le Laboratoire Interactions DYnamiques et Lasers (LIDYL) développe des sources lasers pulsées toujours plus performantes, afin d’explorer la matière diluée et condensée à des échelles de temps toujours plus fines, atteignant le domaine attoseconde (1 as=10-18 s).
03 avril 2023
La génération d’harmoniques d’ordre élevé (n > 10) dans un solide est un processus extrêmement non-linéaire, qui peut être observé lorsqu’un cristal interagit avec un champ laser intense. Elle se traduit par l’émission d’un rayonnement composé de tout un ensemble d'harmoniques de la fréquence du laser excitateur.
17 mars 2023
La spectroscopie utilise largement les effets de polarisation de la lumière pour explorer la structure électronique d'atomes, molécules ou de solides. En particulier une polarisation circulaire indique que la lumière porte un moment angulaire de spin (MAS) non nul, permettant les spectroscopies de dichroïsme circulaire.
08 juillet 2022
Douzième laboratoire commun de l'IRAMIS, créé en janvier 2020, le laboratoire commun NANOLITE, financé par l'Agence nationale de la recherche (ANR) et associant le CEA et l'entreprise Imagine Optic, développe des solutions originales de métrologie optique aux courtes longueurs d'onde. La nouvelle source laser construite en commun est opérationnelle, notamment pour développer des capteurs optiques.
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.
25 février 2022
Les nanostructures magnétiques sont essentielles pour le stockage de données (MRAM, disque dur de haute densité) ou encore au sein de capteurs et actionneurs magnétiques.
14 septembre 2021
Ce qui distingue les faisceaux laser de la lumière ordinaire est leur grande cohérence spatiale. Cette caractéristique a des impacts majeurs sur de multiples méthodes de mesure, en physique atomique fondamentale, métrologie ou microscopie. Cependant, les sources laser pulsées utilisées peuvent présenter des fluctuations tir à tir importantes, qui entraînent erreurs statistiques et pertes d’information.
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.
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.
18 juillet 2020
Au XIXème siècle, obtenir une photographie nécessitait de longs temps de pose, car les pellicules étaient très peu sensibles. Le problème subsiste en photographie moderne : si l'obturateur est trop rapide, trop peu de photons entrent dans l'appareil pour obtenir une bonne image.
20 mai 2019
L'imagerie stéréoscopique, fournie par nos deux yeux, nous donne une vision "en relief" des objets qui nous entourent. En séparant en deux faisceaux une unique impulsion laser harmonique dans le domaine des rayons X, il devient possible d'obtenir de façon similaire des images tridimensionnelles de nanostructures, avec une résolution temporelle donnée par la durée de l'impulsion.
19 février 2018
Comme nos mains, certaines molécules ne sont pas superposables à leur image miroir. Identifier ces molécules droites ou gauches, qu’on dit" chirales", est une étape cruciale de nombreuses applications en chimie et en pharmaceutique. Une équipe de recherche internationale  (INRS/ MBI/CNRS/CEA/Université de Bordeaux) présente une nouvelle méthode très originale pour y parvenir.
22 novembre 2017
Les effets optiques non linéaires permettent de disposer par génération d'harmoniques de faisceaux lumineux de courtes longueurs d'onde, nécessaires à de multiples applications dans de nombreux domaines, tels que la nanoélectronique ou encore la médecine de précision.
30 mars 2017
La nouvelle plateforme ATTOLab au CEA-Orme des merisiers est destinée aux études de dynamique ultrarapide en phases diluée et condensée. La salle SE1 (Salle Expérimentale 1kHz) a pour mission de fournir une source d’impulsions attosecondes polyvalente et adaptée aux expériences nécessitant des impulsions intenses.
05 novembre 2016
Le processus de photoionisation parait simple a priori : l'absorption par un atome d'un photon, dont l'énergie est supérieure à son seuil d'ionisation, conduit à la formation d'un ion avec l'émission d'un électron libre. Rendant le processus plus complexe, des états discrets autoionisants peuvent être présents à ces mêmes énergies.
10 août 2016
Les photons, particules associées à la lumière, sont porteurs d'un moment angulaire (ou cinétique). Si la composante de spin (ou moment angulaire intrinsèque) est la composante la plus familière, une composante de moment angulaire "orbital" est aussi présente pour les faisceaux lumineux à plan d'onde hélicoïdal.
03 avril 2015
Les sources d’électrons pulsées représentent une alternative intéressante aux sources de photons X pulsées basées sur des systèmes laser de haute intensité. Nous décrirons les méthodes actuelles de génération de paquets d’électrons ainsi que les techniques de caractérisation des paquets.
03 mars 2015
L’imagerie par diffraction cohérente est une technique d’imagerie relativement récente permettant d’obtenir des résolutions spatiales de l’ordre de la longueur d’onde car elle se passe de l’emploi d’éléments optiques potentiellement aberrants.
12 février 2015
Avec son énergie considérable, un photon de l’ultraviolet extrême ionise toutes les molécules, indépendamment du détail de leur structure énergétique. Pour cette raison les impulsions lumineuses ultrabrèves dans ce domaine spectral sont sans égal pour sonder les processus photochimiques.
09 janvier 2015
Les faisceaux laser permettent d'explorer la matière par divers type de spectroscopies de lumière (en émission ou absorption) ou électronique (par photoionisation, résolue en angle et/ou en énergie).
01 octobre 2012
Si un aimant peut être "permanent", la dynamique des spins à l'origine de l'aimantation peut être ultra-rapide à l'échelle nanométrique, dans le domaine femtoseconde (10-15 s). Les possibilités actuelles de génération d’impulsions ultra-brèves dans le domaine X-UV  ouvrent de nouvelles perspectives pour les études dans ce domaine.
06 août 2012
L'état électronique d'une molécule réagit très rapidement - à l'échelle de la femtoseconde (10-15 s), voire de l'attoseconde (10-18 s) - à toute perturbation telle qu'une excitation laser, une vibration qui modifie la position relative des noyaux atomiques qui la constitue, ou encore au cours d'une réaction chimique.
03 avril 2012
Pour observer des phénomènes ultrarapides tels que le mouvement des électrons au sein de la matière, les chercheurs ont besoin de sources capables de produire des rayonnements lumineux extrêmement brefs et énergétiques.
11 février 2010
S. Haessler, J. Caillat, W. Boutu, C. Giovanetti-Teixeira, T. Ruchon, T. Auguste, Z. Diveki, P. Breger, A. Maquet, B. Carré, R. Taïeb & P. Salières,
Visualiser le mouvement des électrons dans la matière demande d'avoir simultanément une résolution spatiale de l'ordre du dixième de nanomètre et une résolution temporelle à l'échelle attoseconde (1 as = 10-18 s).
06 juillet 2009
Contact CEA : Hamed Merdji
Pour obtenir une image d'un objet, il suffit usuellement de l'éclairer et d'enregistrer la lumière diffusée qui parvient à un détecteur. Si l'image est formée à l'aide d'un objectif, l'optique utilisée impose de nombreuses limitations (résolution, aberrations...).
20 octobre 2008
Fabien Quéré et le Groupe Physique à Haute Intensité (PHI) - IRAMIS – Service des Photons, Atomes et Molécules (SPAM)
Depuis l'invention du laser on cherche à obtenir des faisceaux de longueur d'onde de plus en plus courte, dans le domaine des rayons X. Une des manières de produire du rayonnement XUV est de focaliser un laser intense dans un milieu matériel.
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Thèses
1 sujet /LIDYL/ATTO

Dernière mise à jour :


 

Spectroscopie attoseconde haute cadence de la photoémission ultrarapide des gaz

SL-DRF-24-0345

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Attophysique (ATTO)

Saclay

Contact :

Pascal SALIERES

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Pascal SALIERES
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169086339

Directeur de thèse :

Pascal SALIERES
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169086339

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/pascal.salieres/

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/

Voir aussi : http://attolab.fr/

Résumé :
L’étudiant-e développera des techniques de spectroscopie attoseconde utilisant de nouvelles sources laser Ytterbium de haute cadence. Les dynamiques ultrarapides de photoémission seront étudiées pour observer en temps réel les processus de diffusion/réarrangement électronique ainsi que l’intrication quantique électron-ion, en mettant à profit les techniques de coïncidence de particules chargées.

Sujet détaillé :
Ces dernières années, la génération et les applications des impulsions attoseconde (1 as=10-18 s) ont connu des progrès spectaculaires, récompensés par le Prix Nobel 2023 [1]. Ces impulsions ultrabrèves sont générées lors de la forte interaction non linéaire d’impulsions laser infrarouges brèves et intenses avec un jet de gaz [2]. Une nouvelle technologie laser à base d’Ytterbium est en train d’émerger, avec une stabilité 5 fois supérieure et une cadence 10 fois supérieure à celles de la technologie actuelle Titane:Saphir. Ces nouvelles capacités représentent une révolution pour le domaine.
Ceci ouvre de nouvelles perspectives d’exploration de la matière à l’échelle de temps intrinsèque des électrons. La spectroscopie attoseconde permet ainsi d’étudier en temps réel le processus quantique de photoémission en phase gaz, de filmer en 3D l’éjection des paquets d’onde électronique [3,4], d’étudier les réarrangements électroniques du système ionisé et les effets de décohérence quantique dus à l’intrication électron-ion [5].
Le premier objectif de la thèse est de mettre en œuvre sur la plateforme laser ATTOLab les spectroscopies attoseconde utilisant les nouvelles sources laser Ytterbium. Le second objectif est de mettre à profit les techniques de coïncidence de particules chargées, permises par la haute cadence, pour étudier avec une précision inédite les dynamiques de photoémission et d’intrication quantique.
L’étudiant-e sera formé-e en optique ultrarapide, physique atomique et moléculaire, optique quantique, et acquerra une bonne maitrise des spectroscopies XUV et de particules chargées.

Références :
[1] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2023/summary/
[2] Y. Mairesse, et al., Science 302, 1540 (2003)
[3] V. Gruson, et al., Science 354, 734 (2016)
[4] A. Autuori, et al., Science Advances 8, eabl7594 (2022)
[5] C. Bourassin-Bouchet, et al., Phys. Rev. X 10, 031048 (2020)

Stages
Images
Interaction lumière-matière
Génération efficace d\'harmoniques laser d\'ordre élevé, assistée par effets plasmoniques
Génération efficace d\'harmoniques laser d\'ordre élevé, assistée par effets plasmoniques
Génération efficace d\'harmoniques laser d\'ordre élevé, assistée par effets plasmoniques
Des molécules pour contrôler les impulsions lumineuses à l\'échelle attoseconde
Des molécules pour contrôler les impulsions lumineuses à l\'échelle attoseconde
Des molécules pour contrôler les impulsions lumineuses à l\'échelle attoseconde
La dynamique cohérente des Miroirs Plasmas
La dynamique cohérente des Miroirs Plasmas
La dynamique cohérente des Miroirs Plasmas
La dynamique cohérente des Miroirs Plasmas
Imagerie nanométrique monocoup avec une source harmonique de rayons X mous
Diffraction femtoseconde du photoélectron
Ionisation double de H2 avec des impulsions de quelques cycles optiques
Imagerie ultra-rapide par tir laser unique d’\'objets nanométriques par diffraction cohérente de rayons X
Imagerie ultra-rapide par tir laser unique d’\'objets nanométriques par diffraction cohérente de rayons X
Imagerie ultra-rapide par tir laser unique d’\'objets nanométriques par diffraction cohérente de rayons X
Génération d\'harmonique laser femtoseconde polarisée circulairement et dichroïsme en photoionisation
Observer la dynamique électronique dans une molécule à l\'échelle de l\'attoseconde (10-18 - 10-15 s)
Observer la dynamique électronique dans une molécule à l\'échelle de l\'attoseconde (10-18 - 10-15 s)
Observer la dynamique électronique dans une molécule à l\'échelle de l\'attoseconde (10-18 - 10-15 s)
Ionisation multiple et explosion coulombienne
Ionisation multiple et explosion coulombienne
Ionisation Multiple et Imagerie Moléculaire
Étudier la dynamique d\'aimantation à l\'échelle nanométrique avec une résolution femtoseconde
Étudier la dynamique d\'aimantation à l\'échelle nanométrique avec une résolution femtoseconde
Étudier la dynamique d\'aimantation à l\'échelle nanométrique avec une résolution femtoseconde
Étudier la dynamique d\'aimantation à l\'échelle nanométrique avec une résolution femtoseconde
Génération par plasma laser de rayonnement ultrabref contrôlé
Génération par plasma laser de rayonnement ultrabref contrôlé
Génération par plasma laser de rayonnement ultrabref contrôlé
Imagerie attoseconde d\'orbitales moléculaires
Imagerie attoseconde d\'orbitales moléculaires
Imagerie attoseconde d\'orbitales moléculaires
Imagerie attoseconde d\'orbitales moléculaires
Des impulsions de rayonnement ultraviolet extrême quasi circulaire accessibles en laboratoire
Génération et contrôle de paquets d’électrons ultracourts
Vers l’imagerie nanométrique et attoseconde
Des impulsions lasers harmoniques XUV attosecondes porteuses d\'un moment angulaire orbital : la visseuse-dévisseuse laser !
Des impulsions lasers harmoniques XUV attosecondes porteuses d\'un moment angulaire orbital : la visseuse-dévisseuse laser !
Des impulsions lasers harmoniques XUV attosecondes porteuses d\'un moment angulaire orbital : la visseuse-dévisseuse laser !
Des impulsions lasers harmoniques XUV attosecondes porteuses d\'un moment angulaire orbital : la visseuse-dévisseuse laser !
Le film de la naissance attoseconde d\'un photoélectron
Le film de la naissance attoseconde d\'un photoélectron
Le film de la naissance attoseconde d\'un photoélectron
Le film de la naissance attoseconde d\'un photoélectron
Le film de la naissance attoseconde d\'un photoélectron
Nouvelle plateforme ATTOLab : Génération des premiers photons UVX et caractérisation de la structure attoseconde
Projet ANR Xstase (Lidyl/Atto)
Quand les électrons partent en vrille
Quand les électrons partent en vrille
Hommage à Bertrand Carré
ATTOphysique
Attosecond beamlines
Imagerie stéréo-numérique 3D ultra-rapide et à résolution nanométrique
Observer un objet nanométrique avec une résolution attoseconde
Physique attoseconde sur des temps longs
H2020 FET-Open : PetaCOM - Petahertz Quantum Optoelectronic Communication
H2020 FET-Open : PetaCOM - Petahertz Quantum Optoelectronic Communication
Cartographie bidimensionnelle d\'orbitales moléculaires à l\'échelle attoseconde
Mesure de la cohérence spatiale transverse d\'une impulsion laser unique
Première observation du dichroïsme hélicoïdal magnétique sur les structures de type vortex
Premier film 3D de la photoémission à l’échelle attoseconde
NANOLITE, un laboratoire commun de métrologie optique pour l’extrême ultraviolet copiloté par le CEA et Imagine Optic
 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
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 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
 Physique et chimie femtoseconde-attoseconde / Femtosecond-attosecond physics and chemistry
Procédé et appareil de contrôle du retard entre deux impulsions lumineuses a l\'échelle attoseconde
Optique non linéaire avec un faisceau de lumière porteur d\'un moment angulaire demi entier (polarisation en ruban de Möbius)
Mécanismes de génération d\'harmoniques d\'ordre élevé par un cristal d\'arséniure de gallium (AsGa)
La grande évolution technologique des lasers femtoseconde sur la plateforme ATTOLab
Suivi de la dynamique de spin électronique à l\'échelle femtoseconde
Portrait d\'Anne L’Huillier par ses proches collègues du LIDYL au CEA-Saclay
Portrait d\'Anne L’Huillier par ses proches collègues du LIDYL au CEA-Saclay
Portrait de Pierre Agostini par ses proches collègues du LIDYL au CEA-Saclay
Portrait de Pierre Agostini par ses proches collègues du LIDYL au CEA-Saclay
Décomposition en processus photoniques de la génération d’harmoniques d’ordre élevé en champ fort
Projet ERC Starting Grant 2021 : SPINFIELD
ERC Starting Grant 2022 : SATTOC

 

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