UMR 7642 Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)
Le Laboratoire des Solides Irradiés (LSI) est une unité mixte de recherche depuis 2000 du CEA, du CNRS et de l'École Polytechnique. Il est implanté sur le site de l’École (Campus de Palaiseau).
Le laboratoire conduit des activités de recherche fondamentale de physique et physico-chimie des matériaux.
Sa mission est l'étude des propriétés fondamentales de l’état solide et de ses interactions avec le rayonnement électronique, ionique et photonique. Le rayonnement, quelle que soit sa nature, est utilisé comme moyen d'analyse des processus fondamentaux, mais peut aussi par exemple induire des modifications structurales. Il s'agit avant tout de comprendre les propriétés physiques, les fonctionnalités, la structure et la forme des matériaux, d'en contrôler les modifications et de piloter l’émergence de dispositifs innovants susceptibles de répondre aux enjeux sociétaux pour l'énergie et l'environnement.
Pour y parvenir, le laboratoire a développé des activités pluridisciplinaires adossées à de nombreuses techniques d'analyses complémentaires ainsi que des approches théoriques et numériques. Les activités scientifiques menées s’organisent autour de 3 grandes thématiques :
- Les Nanomatériaux et dispositifs innovants,
- L’étude des excitations électroniques, phononiques et photoniques
- Les défauts, le désordre et la structuration de la matière.
Site Internet du LSI (Ecole Polytechnique).
#5 - Màj : 03/10/2022
Thèmes de recherche
L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...).
Structure électronique et modélisation atomistique
Plusieurs équipes de l'IRAMIS sont impliqués dans les calculs de structure électronique (ab-initio, liaisons-fortes, Hückel etc..) et plus généralement dans la modélisation de la matière à l'échelle atomique, ce qui inclut également l'utilisation de méthodes plus phénoménologiques (potentiels empiriques, Hamiltoniens modèles, etc..
Groupes de recherche / Laboratoires
L’activité scientifique du groupe "Défauts, désordre et structuration de la matière" du LSI est centrée sur l’étude des effets d’irradiation électronique dans différentes classes de matériaux, à différentes échelles : composés à électrons fortement corrélés, semi-conducteurs pour électronique de puissance ou production de cellules solaires pour applications spatiales, verres (applications optiques, dosimétrie…), nouvelles matrices cimentaires pour le conditionnement des déchets nucléaires et composés modèles lamellaires hydratés.
Le groupe "Physique et Chimie des Nano-Objets - PCnano" développe et étudie des matériaux aux propriétés émergentes/multifonction-nelles présentant généralement une dimension nanométrique apportant une exaltation des propriétés physiques initiales.
L'activité du groupe "Nouveaux états électroniques" concerne les nouveaux supraconducteurs, les isolants topologiques, les nanofils synthétisés par électrodéposition dans une membrane nanoporeuse, les capteurs Hall et les capteurs électrochimiques.
Le groupe de Spectroscopie Théorique du LSI est composé de 5 chercheurs permanents (CNRS et Ecole polytechnique) et un ingénieur systèmes (CNRS), et environ douze étudiants en thèse et post-docs. Visitez notre site web officiel.
Le groupe s'intéresse à la théorie fondamentale de la matière condensée et en particulier à la structure électronique.
L'activité de recherche fondamentale du groupe "Théorie de la Science des Matériaux - TSM" concerne principalement la modélisation ab initio (basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité - DFT) des matériaux pour en étudier les propriétés physiques et inclut :
Les matériaux pour l’énergie : vers un traitement ab initio de la thermoélectricité
La conception de matériaux à tenue mécanique renforcée
La plasmonique à l’échelle quantique
L’interaction de l'équipe avec son environnement est de trois ordres :
économique, par nos contacts avec un industriel ;
culturel, par une activité de développement de l'histoire des sciences des matériaux ;
sociale, par notre engagement dans la promotion des carrières scientifiques chez les jeunes.
Domaines Techniques
L'Iramis dispose de plusieurs outils d'irradiation ouvert à la communauté scientifique et aux besoins de caractérisation pour la recherche ou la R&D en milieu industriel :
Les lignes d'irradiation aux ions lourds au sein du CIRIL, implantées au GANIL à Caen, du Centre de Recherche sur les Ions, les matériaux et la photonique - CIMAP,
L'accélérateur d'électrons de l'installation SIRIUS du Laboratoire des Solides irradiés - LSI, sur le campus de l'Ecole Polytechnique,
L'irradiation par le faisceau de la microsonde nucléaire du LEEL.
Faits marquants scientifiques
13 décembre 2022
Dans un supraconducteur, le mode de Higgs, analogue du boson de Higgs du modèle standard, est une excitation collective des électrons supraconducteurs appariés en paires de Cooper. Son étude permet une meilleure compréhension de la supraconductivité, mais celui-ci reste cependant difficile à observer, car il ne se couple pas linéairement aux sondes spectroscopiques.
19 juin 2022
L'oxyde de gallium (Ga2O3) est un oxyde transparent à grand gap (4.8 eV). Dopé avec des atomes de terre rare (néodyme, Europium…) ses propriétés de photoluminescence le rendent attractif pour la réalisation de dispositifs optoélectroniques.
25 février 2022
Se propageant sur de longues distances à la vitesse de la lumière, les photons peuvent être un bon vecteur de transmission d'une information portée localement par des spins électroniques, à condition de savoir convertir l'état de spin local vers un état de polarisation de la lumière et réciproquement.
07 novembre 2021
La rencontre entre impression 3D et matériaux "intelligents" permet aujourd'hui le développement d’un nouveau champ de recherche : l’impression 4D, qui explore la possibilité d’imprimer des objets dynamiques qui évoluent dans le temps (la 4ème dimension) par interaction avec leur environnement ou sous l'effet de stimuli externes.
26 juillet 2021
Une impulsion laser de très haute intensité en interaction avec la matière permet de générer un plasma et des particules chargées relativistes de haute énergie. Le champ électrique de l'impulsion est cependant par nature oscillant, et des conditions d'interaction bien spécifiques sont nécessaires pour obtenir une accélération efficace des particules.
03 avril 2021
Il est surprenant que parmi les matériaux possédant la conductivité électrique la plus élevée on trouve les oxydes de la famille des delafossites : PtCoO2, PdCoO2, et PtCrO2. Leur structure lamellaire consiste en des couches métalliques triangulaires (Pt,Pd) confinées entre des couches isolantes formées par des octaèdres CoO2/CrO2.
21 décembre 2020
Les spectres de photoémission reflètent la structure électronique des matériaux. Du fait même de la méthode, le système observé n'est plus dans son état fondamental mais présente des excitations de quasi-particules (paires électron-trou), ainsi que des effets à plusieurs corps qui ne peuvent être compris simplement comme l’excitation de particules renormalisée.
20 octobre 2020
Les poudres de ciments, ingrédients de base des mortiers et bétons, sont composés d’un grand nombre de minéraux de structures très variées.
06 octobre 2020
La compréhension de la façon dont les spins s'orientent et peuvent être manipulés aux échelles très rapide, pico et femtoseconde, a des implications pour les applications de traitement et de stockage des données ultra-rapides et à faible consommation d'énergie.
28 avril 2020
Le phosphore noir (Black phosphorus : BP) est constitué d'un empilement de couches monoatomiques de phosphore, liées entre elles uniquement par des forces de Van der Waals.
07 novembre 2019
Une technique sur site simple et rapide est nécessaire pour les analyses des eaux de lixiviation issues de sols pollués par des métaux lourds (collaboration avec VINCI Construction) ou celles de rejets d’eau de mer pouvant contenir des hydrocarbures (collaboration avec TOTAL). La méthode employée doit être fiable et ultrasensible, pour satisfaire au respect des normes européennes.
20 mai 2019
Divers procédés chimiques permettent de fonctionnaliser des nanoparticules, en particulier via le greffage de polymères.
25 mars 2019
La silice ou dioxyde silicium (SiO2) est un des constituants principaux (60 %) de l'écorce terrestre sous forme de sable ou de roche. Matériau transparent dans le visible, elle est très utilisée pour les composants en optique (lentilles, prismes, fibres optiques…). Les polymorphes de la silice sont nombreux : sa structure peut varier de la plus compacte sous forme cristallisée, i.
17 avril 2018
Au cours de la mission "Jupiter Icy Moons Explorer" (JUICE 2022-2033) de l’agence spatiale Européenne (ESA), destinée à l'exploration des lunes glacées de Jupiter, des panneaux solaires assureront 100 % des apports énergétiques de la sonde.
10 novembre 2017
La filière nucléaire produit des déchets nucléaires de natures très variées qui sont aujourd'hui entreposés dans des sites sécurisés.
21 juin 2017
Le graphène est un matériau carbonné bidimensionnel aux propriétés structurales, électroniques et de conduction thermique originales que l'on cherche à exploiter. Au-delà de la simple utilisation de feuillets de graphène (pour l'électronique haute fréquence, ou en tant qu'anode d'accumulateurs...
13 mars 2017
Dans une cellule photovoltaïque, l'absorption de la lumière excite les électrons à assez haute énergie, de l’ordre d’un électronvolt au-dessus du bas de la bande de conduction d’un semiconducteur. La relaxation de ces "porteurs chauds" est le principal phénomène limitant les performances de ces cellules, ainsi que de nombreux autres capteurs photo-électroniques.
01 mars 2017
La découverte de la supraconductivité a plus de 100 ans, et la théorie BCS, décrivant le phénomène sous une forme conventionnelle, a 60 ans cette année. Aujourd'hui, le mécanisme au cœur de la supraconductivité à haute température (non BCS), découverte il y a plus de 30 ans, reste à identifier.
10 octobre 2016
Parmi les enjeux importants d'une bonne maitrise de la conductivité thermique des matériaux, on peut citer : la réduction de l’échauffement des circuits électroniques, ou, dans le domaine des sources d'énergies alternatives, la thermoélectricité, procédé qui permet de récupérer sous forme électrique, la chaleur traversant un matériau.
07 juillet 2016
Du fait de leur propriété émissive, les fibres actives dopées par des éléments "terre rare" sont aujourd'hui de plus en plus utilisées pour la réalisation de lasers à fibre.
21 février 2016
Les recherches sur les propriétés optiques des objets nanométriques de métaux nobles sont aujourd'hui très actives. En effet, si leur taille est très inférieure aux longueurs d'onde de la lumière visible, leurs électrons développent des oscillations à la fréquence de la lumière (modes plasmons).
16 novembre 2015
Les excitons sont des excitations élémentaires collectives de basse énergie de la matière solide, impliquant la création de paires électron-trou. Ces excitations sont au cœur de l'interaction lumière-matière et à l'origine de phénomènes aussi divers que les processus photovoltaïques ou photo-catalytiques.
03 octobre 2015
Les plasmons sont des oscillations collectives électroniques qui peuvent être excitées avec des photons le long d'une interface, par exemple entre une surface solide et le vide. L'onde électromagnétique et les charges oscillent à la même fréquence, mais leurs longueurs d'onde sont différentes.
02 septembre 2015
Les nouvelles technologies permettant de stocker ou transmettre de l'information sont en plein essor.
08 mars 2015
Une nouvelle famille de matériaux supraconducteurs à haute température a été découverte en 2009 avec de nouveaux composés dénommés pnictures [1], à base de fer.
17 janvier 2015
Le carbure de bore à 20% - B4C - est une céramique très dure, très utilisée pour les outils de découpe ou le blindage.
30 août 2014
La maitrise du vieillissement des cellules photovoltaïques à base de semi-conducteurs est un enjeu important du fait de leur coût. Pour les missions spatiales lointaines, l'enjeu est encore plus important puisque c'est de la fiabilité et de la robustesse des performances de cette source d'énergie embarquée que dépend le succès de la mission.
05 juin 2014
La capture et le traitement de l'information sont aujourd'hui essentiellement portés par des dispositifs basés sur le transport électrique (i.e. transport de charge, porté par les électrons ou les trous d'électrons) et l'ordre magnétique. Le transport thermique pourrait être aussi efficace pour réaliser des capteurs, voire des circuits performants.
28 mars 2014
Un isolant topologique est un matériau isolant en volume, qui présente cependant un caractère conducteur via des états électroniques de surface. Comme ces états sont fortement polarisés en spin et robustes par rapport au désordre cristallin, ces matériaux présentent un grand intérêt potentiel pour l'électronique de spin.
11 septembre 2013
L'augmentation de la sensibilité des capteurs magnétiques et leur intégration ont permis d'augmenter considérablement la densité de stockage de l'information. Poursuivre ce mouvement est une forte incitation à réaliser des études explorant le comportement magnétique des nanostructures et nano-objets.
Publications HAL
Thèses
| 4 sujets IRAMIS/LSI |
Dernière mise à jour :
Plasmonique Terahertz semi/supra-conductrice
SL-DRF-23-0455
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023
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Page perso : https://www.polytechnique.edu/annuaire/laplace-yannis
Labo : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/nouveaux-etats-electroniques/terax-lab
Voir aussi : https://www.polytechnique.edu/annuaire/perfetti-luca
Le développement scientifique et technologique de la gamme Terahertz (THz), un domaine du spectre électromagnétique situé à l’interface entre les micro-ondes et la photonique infrarouge, est plus que jamais d’actualité et l’objet d’intenses recherches récemment. Le but de cette thèse sera de développer et d’étudier des systèmes plasmoniques, en premier lieu des résonateurs plasmoniques, fonctionnant aux fréquences THz, qui seront à la fois accordables, nonlinéaires et pouvant permettre la réalisation de couplage lumière-matière ultra-fort à ces fréquences. Contrairement à d’autres approches, le candidat réalisera cela à partir de matériaux présentant un réponse plasmonique intrinsèque aux fréquences THz, comme les supraconducteurs à haute température critique et les semiconducteurs dopés.
De la spectroscopie théorique aux propriétés des matériaux
SL-DRF-23-0447
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023
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Page perso : https://etsf.polytechnique.fr/People/Francesco
Labo : https://etsf.polytechnique.fr
La conception théorique des matériaux est de plus en plus reconnue comme un moyen efficace de réduire le nombre d'expériences qui peuvent finalement conduire à la découverte de matériaux aux propriétés personnalisées. La spectroscopie, en sondant la réponse des matériaux aux perturbations externes, permet d'analyser les excitations élémentaires et, par conséquent, les propriétés des matériaux. Il existe de nombreux types de techniques expérimentales, chacune avec ses propres capacités, avantages et inconvénients, et avec sa contrepartie théorique plus ou moins efficace. Le but de cette thèse est de donner une vue unifiée des différentes spectroscopies, via le concept fondamental de l'écrantage électronique. A l'aide de développements théoriques et numériques dans le cadre de la théorie des fonctions de Green, nous prévoyons de décrire, analyser et prédire les propriétés optiques et électroniques d'une large gamme de matériaux, des systèmes modèles aux vanadates, des oxydes aux oxalates. Ce projet de thèse, bien que fortement basé sur des développements théoriques et numériques, a également un lien fort avec les expériences.
Création et utilisation d'une base de données de modèles pour le calcul ab initio des propriétés optiques des matériaux
SL-DRF-23-0443
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023
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Page perso : https://etsf.polytechnique.fr/People/Lucia
Labo : https://etsf.polytechnique.fr
Voir aussi : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr/recherche/spectroscopie-theorique
Ce projet vise une ré-utilisation astucieuse de données dans le calcul de spectres électroniques. Souvent, les calculs ab initio ne profitent pas des données produites, ou bien ils utilisent des bases de données de matériaux réels nécessitant une énorme quantité de données. Nous avons proposé une approche appelée “connector theory” pour surmonter ce problème. Elle consiste à calculer avec grande précision, mais une fois pour toutes, une propriété donnée (énergie totale, spectres,...) pour un système modèle en fonction de ses paramètres. Ces résultats sont sauvegardés et peuvent être utilisés pour déterminer la même propriété dans de nombreux matériaux réels. Ceci nécessite la connaissance d’un “connecteur”, une prescription pour choisir la bonne information dans la base de données modèles, selon le matériau réel et selon des paramètres spécifiques, par exemple, une fréquence ou un endroit particulier. Nous avons formulé la théorie exacte et proposé une stratégie d'approximation systématique des connecteurs. A ce point, il faut concevoir les connecteurs spécifiques pour chaque propriété d'intérêt.
Dans cette thèse, l’étudiant(e) optimisera un modèle et concevra un connecteur pour les propriétés optiques des matériaux de basse dimension. Elle/il établira la base de données modèles qui est nécessaire pour cette application, et la complétera avec des interpolations, par exemple avec du “machine learning”. Ceci permettra des calculs extrêmement frugaux des propriétés optiques.
Dans cette thèse, l’étudiant(e) optimisera un modèle et concevra un connecteur pour les propriétés optiques des matériaux de basse dimension. Elle/il établira la base de données modèles qui est nécessaire pour cette application, et la complétera avec des interpolations, par exemple avec du “machine learning”. Ceci permettra des calculs extrêmement frugaux des propriétés optiques.
Satellites plasmoniques photo-induits
SL-DRF-23-0444
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Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2023
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Page perso : https://etsf.polytechnique.fr/People/Matteo
Labo : https://etsf.polytechnique.fr
Voir aussi : https://portail.polytechnique.edu/lsi/fr
La spectroscopie de photoémission est l'un des moyens les plus directs d'accéder à la structure électronique des matériaux. Poursuivant l’ambition de contrôler la matière avec de la lumière et de créer de nouvelles fonctionnalités à la demande, l'avènement des sources laser à électrons libres ouvre de nouvelles perspectives passionnantes pour la spectroscopie des matériaux résolue dans le temps. Afin de transformer ces grands espoirs en réalité, une compréhension plus approfondie du changement photo-induit des propriétés des matériaux hors équilibre est la première priorité. Le projet de thèse entend relever ce défi en révélant les véritables signatures de la corrélation électronique dans les spectres de photoémission résolue dans le temps et en permettant l'utilisation complète de leurs informations physiques. Les pics principaux des spectres correspondent généralement à la structure de bandes des quasiparticules. Les répliques de ces pics, appelées satellites, sont entièrement dues aux interactions. Ils ne peuvent pas, par définition, être interprétés du point de vue d'une seule particule et, par conséquent, ils apportent des informations complémentaires à celles obtenues à partir de la structure de bandes. Ils reflètent la force de la corrélation électronique dans un matériau et présentent des échelles de longueur et de temps qui diffèrent de celles de la structure de bandes. Cependant, la partie satellite des spectres est en général beaucoup moins étudiée que les quasiparticules. La photo-excitation des porteurs peut être interprétée comme un processus de photo-dopage qui modifie les propriétés d'écrantage des matériaux. Nous estimons que la photo-excitation peut affecter les satellites encore plus fortement que les quasiparticules : les satellites pourraient être utilisés comme un outil de diagnostic informant sur l'effet de l'excitation laser avec une meilleure sensibilité que les quasiparticules.
Stages
Rayonnement associé à l'accélération du plasma de particules dans l'interaction laser - plasma surdense à ultra-haute intensité.
Radiation associated to particles plasma acceleration in laser – overdense plasma interaction at ultra high intensity.
Spécialité
Physique des milieux ionisés et des plasmas
Niveau d'étude
Bac+5
Formation
Master 2
Unité d'accueil
Candidature avant le
18/04/2023
Durée
4 mois
Poursuite possible en thèse
oui
Contact
RAYNAUD Michele
+33 1 69 33 45 20
Autre lien
Résumé/Summary
Sujet détaillé/Full description
La possibilité de développer de nouvelles sources compactes de particules et de rayonnement énergétiques par le biais de plusieurs mécanismes impliquant l'interaction d'un laser ultra-intense (d'intensité supérieure à 10^19 W/cm²) et de plasmas a gagné en importance au cours des dernières décennies. Notre équipe a proposé et démontré la possibilité de créer des ondes de plasma de surface (SPW) relativistes excitées par résonance [1], conduisant à des grappes de charges élevées et ultracourtes le long de la surface de la cible [2], atteignant des énergies largement supérieures à leur énergie pondéromotive . Des méthodes avancées dans les techniques laser, telles que l'utilisation de WFR appropriés pour contrôler la durée et l'énergie des grappes d'électrons, ont également été étudiées [3].
Un aspect intéressant est l'émission d'ultraviolets extrêmes (XUV) corrélée à l'accélération des électrons dans le temps et l'espace. Cet aspect n'a été que partiellement étudié par notre groupe, et sera le sujet du stage. Pendant le stage, le stagiaire reproduira des simulations PIC 2D où l'accélération des électrons se produit et étudiera en détail le rayonnement émis en fonction de certains paramètres clés tels que l'intensité du laser et la densité du plasma. L'étude sera menée par le stagiaire dans le laboratoire LSI de l'Ecole Polytechnique en collaboration avec TIPS, le groupe de théorie et de simulation du LULI. L'essentiel du stage consistera à réaliser une simulation PIC (Particle-In-Cell) en 2D à l'aide du nouveau code PIC SMILEI [5], open-source et collaboratif.
Le candidat intéressé doit contacter a) Michèle Raynaud et b) Caterina Riconda. La connaissance de Python s'avérera nécessaire pour utiliser SMILEI mais pourra être apprise pendant le stage.
a) michele.raynaud-brun@polytechnique.edu et b) caterina.riconda@upmc.fr
[1] M. Raynaud, J. Kupersztych, C. Riconda, J-C Adam and A. Héron, Phys.Plasmas, 14, 092702 (2007)
A. Bigongiari, M. Raynaud, C. Riconda and A. Héron, Phys. Plasmas, 20, 052701 (2013)
T. Ceccotti et al. Phys. Rev. Lett. 111, 185001 (2013)
L. Fedeli et al., Phys. Rev. Lett. 116, 015001 (2016)
[2] M. Raynaud, A. Héron and J.-C. Adam, Phys. Plasma and Controled Fusion 60, 014021 (2018)
S. Marini, P. Klej, M. Grech, F. Amiranoff, C. Riconda and M. Raynaud, Phys. Plasmas 28, 073104 (2021) [3] S. Marini, P. Kleij, M. Grech, F. Pisani, F. Amiranoff, M. Raynaud, A. Macchi, and C. Riconda, Phys. Rev E 103, L021201 (2021)
[5] www.maisondelasimulation.fr/smilei
Un aspect intéressant est l'émission d'ultraviolets extrêmes (XUV) corrélée à l'accélération des électrons dans le temps et l'espace. Cet aspect n'a été que partiellement étudié par notre groupe, et sera le sujet du stage. Pendant le stage, le stagiaire reproduira des simulations PIC 2D où l'accélération des électrons se produit et étudiera en détail le rayonnement émis en fonction de certains paramètres clés tels que l'intensité du laser et la densité du plasma. L'étude sera menée par le stagiaire dans le laboratoire LSI de l'Ecole Polytechnique en collaboration avec TIPS, le groupe de théorie et de simulation du LULI. L'essentiel du stage consistera à réaliser une simulation PIC (Particle-In-Cell) en 2D à l'aide du nouveau code PIC SMILEI [5], open-source et collaboratif.
Le candidat intéressé doit contacter a) Michèle Raynaud et b) Caterina Riconda. La connaissance de Python s'avérera nécessaire pour utiliser SMILEI mais pourra être apprise pendant le stage.
a) michele.raynaud-brun@polytechnique.edu et b) caterina.riconda@upmc.fr
[1] M. Raynaud, J. Kupersztych, C. Riconda, J-C Adam and A. Héron, Phys.Plasmas, 14, 092702 (2007)
A. Bigongiari, M. Raynaud, C. Riconda and A. Héron, Phys. Plasmas, 20, 052701 (2013)
T. Ceccotti et al. Phys. Rev. Lett. 111, 185001 (2013)
L. Fedeli et al., Phys. Rev. Lett. 116, 015001 (2016)
[2] M. Raynaud, A. Héron and J.-C. Adam, Phys. Plasma and Controled Fusion 60, 014021 (2018)
S. Marini, P. Klej, M. Grech, F. Amiranoff, C. Riconda and M. Raynaud, Phys. Plasmas 28, 073104 (2021) [3] S. Marini, P. Kleij, M. Grech, F. Pisani, F. Amiranoff, M. Raynaud, A. Macchi, and C. Riconda, Phys. Rev E 103, L021201 (2021)
[5] www.maisondelasimulation.fr/smilei
The possibility of developing new compact energetic particle and radiation sources via several mechanisms involving the interaction of an ultra-intense laser (intensity above 10^19 W/cm²) and plasmas has gained importance in the last decades. The possibility of resonantly excited relativistic surface plasma waves (SPW) [1], leading to high charge, ultrashort bunches along the target surface [2], reaching energies largely above their "quiver" energy has been proposed and demonstrated by our team. Advanced methods in laser techniques, such as the use of appropriate WFR to control the duration and energy of the electron bunches have been also studied [3].
An interesting point is the emission of extreme ultraviolet (XUV) correlated to the electrons acceleration in time and space. This aspect has been only partially studied by our group, and will be the topic of the internship. During the fellowship the trainee will reproduce 2D PIC simulations where electron acceleration occurs and study in detail the emitted radiation as function of some key parameters such as the laser intensity and the plasma density. The study will be conducted by the trainee in the LSI laboratory in Ecole Polytechnique in collaboration with TIPS, the theory and simulation group of LULI. The core of the internship will be performing extensive 2D Particle-In-Cell (PIC) simulation using the new, open-source and collaborative PIC code SMILEI [5].
The interested candidate should contact Michèle Raynaud a) and Caterina Ricondab). Knowing Python will prove necessary to use SMILEI but can be learned during the traineeship.
a) michele.raynaud-brun@polytechnique.edu et b) caterina.riconda@upmc.fr
[1] M. Raynaud, J. Kupersztych, C. Riconda, J-C Adam and A. Héron, Phys.Plasmas, 14, 092702 (2007)
A. Bigongiari, M. Raynaud, C. Riconda and A. Héron, Phys. Plasmas, 20, 052701 (2013)
T. Ceccotti et al. Phys. Rev. Lett. 111, 185001 (2013)
L. Fedeli et al., Phys. Rev. Lett. 116, 015001 (2016)
[2] M. Raynaud, A. Héron and J.-C. Adam, Phys. Plasma and Controled Fusion 60, 014021 (2018)
S. Marini, P. Klej, M. Grech, F. Amiranoff, C. Riconda and M. Raynaud, Phys. Plasmas 28, 073104 (2021) [3] S. Marini, P. Kleij, M. Grech, F. Pisani, F. Amiranoff, M. Raynaud, A. Macchi, and C. Riconda, Phys. Rev E 103, L021201 (2021)
[5] www.maisondelasimulation.fr/smilei
An interesting point is the emission of extreme ultraviolet (XUV) correlated to the electrons acceleration in time and space. This aspect has been only partially studied by our group, and will be the topic of the internship. During the fellowship the trainee will reproduce 2D PIC simulations where electron acceleration occurs and study in detail the emitted radiation as function of some key parameters such as the laser intensity and the plasma density. The study will be conducted by the trainee in the LSI laboratory in Ecole Polytechnique in collaboration with TIPS, the theory and simulation group of LULI. The core of the internship will be performing extensive 2D Particle-In-Cell (PIC) simulation using the new, open-source and collaborative PIC code SMILEI [5].
The interested candidate should contact Michèle Raynaud a) and Caterina Ricondab). Knowing Python will prove necessary to use SMILEI but can be learned during the traineeship.
a) michele.raynaud-brun@polytechnique.edu et b) caterina.riconda@upmc.fr
[1] M. Raynaud, J. Kupersztych, C. Riconda, J-C Adam and A. Héron, Phys.Plasmas, 14, 092702 (2007)
A. Bigongiari, M. Raynaud, C. Riconda and A. Héron, Phys. Plasmas, 20, 052701 (2013)
T. Ceccotti et al. Phys. Rev. Lett. 111, 185001 (2013)
L. Fedeli et al., Phys. Rev. Lett. 116, 015001 (2016)
[2] M. Raynaud, A. Héron and J.-C. Adam, Phys. Plasma and Controled Fusion 60, 014021 (2018)
S. Marini, P. Klej, M. Grech, F. Amiranoff, C. Riconda and M. Raynaud, Phys. Plasmas 28, 073104 (2021) [3] S. Marini, P. Kleij, M. Grech, F. Pisani, F. Amiranoff, M. Raynaud, A. Macchi, and C. Riconda, Phys. Rev E 103, L021201 (2021)
[5] www.maisondelasimulation.fr/smilei
Mots clés/Keywords
Simulation, laser, théorie, interaction lumière-matière
Simulation, laser, théorie, light - matter interaction
Compétences/Skills
Code Python
Code Python
Logiciels
Code Python
Images
