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.
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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
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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.
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 rayonnement-matière
Lumière - Photosciences : La lumière intervient directement dans de nombreux processus physiques et chimiques ; elle est aussi un formidable outil d’investigation de la matière sous toutes ses formes. Les photosciences à l'IRAMIS recouvrent l’ensemble des études qui considèrent l’interaction lumière-matière en tant que processus fondamental et outil d’analyse.
| 1 sujet /LIDYL/ATTO |
Dernière mise à jour :
Spectroscopie attoseconde haute cadence de la photoémission ultrarapide des gaz
SL-DRF-24-0345
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024
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| Directeur de thèse : |
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Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/pascal.salieres/
Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/
Voir aussi : http://attolab.fr/
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)
Spectroscopie attoseconde de la photoémission ultrarapide des gaz et des liquides
Attosecond spectroscopy of ultrafast photoemission of gases and liquids
Spécialité
Interaction laser-matière
Niveau d'étude
Bac+5
Formation
Master 2
Unité d'accueil
Candidature avant le
24/05/2024
Durée
4 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
SALIERES Pascal
+33 1 69 08 63 39
Résumé/Summary
Sujet détaillé/Full description
Le travail expérimental comprendra la mise en œuvre d’un dispositif, installé sur la plateforme laser ATTOLab, permettant : i) la génération d’impulsions attosecondes à partir d’un nouveau laser Ytterbium; ii) leur caractérisation par interférométrie quantique ; iii) leur utilisation en spectroscopie de photoémission. L’étudiant-e sera formé-e en optique ultrarapide, physique atomique et moléculaire, optique quantique, et acquerra une bonne maitrise de la spectroscopie de particules chargées. La poursuite en thèse est souhaitée.
[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)
The experimental work will include the development and operation of a setup installed on the ATTOLab laser platform allowing: i) the generation of attosecond XUV pulses from a new Ytterbium laser, ii) their characterization using quantum interferometry, iii) their use in photoemission spectroscopy. The student will be trained in ultrafast optics, atomic and molecular physics, quantum optics and will acquire a good mastery of charged particle spectrometry. The continuation on a PhD project is advised.
[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)
Mots clés/Keywords
Compétences/Skills
Logiciels
